JP2005509381A - Wireless communication device for header compression - Google Patents

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Abstract

【課題】ヘッダ圧縮を用いた、パケットに基づいた改良された無線通信装置、およびこの無線通信装置の改良された操作方法、ならびにこのような改良された通信装置と方法に関連付けて用いられる改良された通信ユニットとソフトウエア製品を提供すること。
【解決手段】第一ユニットAPと第二ユニットMT間で無線伝達を行うための方法が開示されている。この方法には、当該ユニットAP,MTが、リアルタイム・ビット・ストリーム(例えば、VoIP、オーディオ、およびビデオ)を、最大長が予め決定されている一つ以上のペイロードに変換することが含まれる。前記ペイロードまたは各当該ペイロードに、一つ以上の予め定義されているヘッダ(RTP/UDP/IP)が適用されて、当該ユニットAP,MT間での伝送を予め定義されている通信プロトコルに従って行うために適したパケットが生成される。次いで、このパケットまたは各パケットは、このパケットまたは各パケットをユニットMT,AP間の無線接続全体に転移するように適合化されているカプセル化プロトコル(BNEP)のフレームにカプセル化される。次に、予め定義されているヘッダ圧縮技法(IETFROHC)が、前記カプセル化されたパケット、または各カプセル化されたパケットに適用される。
Packet-based improved wireless communication device using header compression, improved method of operating the wireless communication device, and improvements used in connection with such improved communication devices and methods Provide communication units and software products.
A method for performing wireless transmission between a first unit AP and a second unit MT is disclosed. The method includes that the unit AP, MT converts the real-time bit stream (eg, VoIP, audio, and video) into one or more payloads whose maximum length is predetermined. One or more predefined headers (RTP / UDP / IP) are applied to the payload or each corresponding payload, and transmission between the units AP and MT is performed according to a predefined communication protocol. A packet suitable for is generated. This packet or each packet is then encapsulated in an encapsulating protocol (BNEP) frame adapted to transfer this packet or each packet over the entire wireless connection between the units MT, AP. Next, a predefined header compression technique (IETFROHC) is applied to the encapsulated packet, or each encapsulated packet.

Description

本発明は、無線通信装置と、無線通信装置の操作方法とに関し、具体的には、パケットに基づいた無線通信装置と、ヘッダ圧縮 (header compression)を用いたパケットに基づいた無線通信装置の操作方法とに関する。本発明は、通信ユニット、およびこのような装置内で用いられるソフトウエア製品にも関する。   The present invention relates to a wireless communication device and a method of operating the wireless communication device, and more specifically, to a wireless communication device based on a packet and to operating the wireless communication device based on a packet using header compression. With respect to methods. The invention also relates to a communication unit and a software product used in such a device.

ラジオ・ユニットと、これらのラジオ・ユニットを共有リソース・ネットワークに少なくとも一時的に群化するために用いられる接続とに基づいた、無線通信システムが知られている。この一般タイプの現在の実施例の1つは、レンジが短い周波数ホッピングによるネットワークの形態をしており、かつ本技術分野では、Bluetooth(登録商標)通信として知られている。この装置は、Bluetooth規格により制御され、かつBluetooth通信に準拠した完全な仕様は、Bluetooth SIG(Special Interests Group)で見出すことができる。このウェブ・サイト(www.bluetooth.com)には、現在のBluetooth規格と関連情報を見出すことができる。   Wireless communication systems are known that are based on radio units and connections used to at least temporarily group these radio units into a shared resource network. One current example of this general type is in the form of a network with frequency hopping with a short range, and is known in the art as Bluetooth® communication. This device is controlled by the Bluetooth standard, and a complete specification based on Bluetooth communication can be found in the Bluetooth SIG (Special Interests Group). On this web site (www.bluetooth.com) you can find current Bluetooth standards and related information.

Bluetooth通信の役立つ解説は、Jennifer BrayとCharles F. Sturmanの教科書「Bluetoothによる無線接続(Bluetooth, Connect Without Wires)」(出版元:Prentice Hall PTR, ISBN 0-13-089840-6)の形態で見出すことができる。   A useful explanation of Bluetooth communication can be found in the form of Jennifer Bray and Charles F. Sturman's textbook "Bluetooth, Connect Without Wires" (Publisher: Prentice Hall PTR, ISBN 0-13-089840-6). be able to.

さらなる従来技術は、例えば、国際特許公開公報第WO 01/20940号、米国特許第5,940,431号、および公開済みの米国出願第2001/0005368号と米国出願第2001/0033601号に見出すことができる。これらの文献には、本技術分野における現在の最新技術の側面も幾つか解説されている。   Further prior art can be found, for example, in International Patent Publication No. WO 01/20940, US Pat. No. 5,940,431, and published US application 2001/0005368 and US application 2001/0033601. These documents also describe some of the current state of the art in this technical field.

本明細書の読者は、上述の資料を参照して、Bluetoothの一般的な背景情報を得て、かつさらに、例えば本願明細書で用いられているものの、特に定義されていない技術用語を明確にすべきである。   Readers of this specification can obtain general background information on Bluetooth by referring to the above-mentioned materials, and further clarify technical terms that are used in the present specification but are not specifically defined. Should.

Bluetoothネットワーク内の各アクセス・ポイントは、例えば、遠隔通信用ハンドセットなどの移動端末を一つ以上有する、Bluetoothピコネットを形成する。このBluetooth PANは、VoIPフロー、および他のタイプのIPトラフィックを運ぶことができる。多数のハンドセット(または他の端末)を同じアクセス点に取り付けることが可能なので、利用可能な限られたバンド幅を用いる際の効率最大化が重要であることが理解できる(ピコネット毎の総容量は、合計で1Mbpsである)。   Each access point in the Bluetooth network forms a Bluetooth piconet having one or more mobile terminals such as a telecommunications handset. This Bluetooth PAN can carry VoIP flows and other types of IP traffic. Since many handsets (or other terminals) can be attached to the same access point, it can be seen that maximizing efficiency when using the limited available bandwidth is important (total capacity per piconet is , The total is 1Mbps).

Bluetoothの新たな用途は、インターネット・プロトコル(VoIP)上で音声(Voice)を送出することであり、これは、インターネット上および企業ネットワーク/イントラネット内で展開されている。企業ネットワーク/イントラネットの場合、VoIPの主な利点は、データ用に通常利用されている既存のネットワーク・インフラストラクチャの音声トラフィックにより、VoIPが用いられることである。しかしながら、バンド幅が限られた無線リンクを通じてVoIPトラフィックを運ばなければならない場合、VoIPフローは遅延による影響を受けやすく、かつヘッダによるオーバヘッドが著しくなるので、バンド幅の浪費を最小化することが重要である。   A new use for Bluetooth is to send voice over the Internet Protocol (VoIP), which is deployed on the Internet and within corporate networks / intranets. For enterprise networks / intranets, the main advantage of VoIP is that it is used by voice traffic in existing network infrastructure that is typically used for data. However, if you have to carry VoIP traffic over a limited bandwidth wireless link, it is important to minimize bandwidth waste because the VoIP flow is sensitive to delays and the header overhead is significant. It is.

図1に表されているアーキテクチャは、IPスタックが埋め込まれ、かつイントラネットなどの企業ネットワーク内でVoIP接続を確立することによりコードレス電話用ハンドセットとして動作可能な、Bluetoothを利用可能な第三世代(3G)移動電話を、移動端末MT1-nの1群内の1つのMT1が有する、可能なシナリオを示している。移動ハンドセットMT1は、イントラネット内の1組のアクセス・ポイントAP1…nを用いて、VoIP接続を確立する。このVoIP接続は、電話ネットワークへの専用ゲートウェイ(PABX / VoIP GW)を介した接続、または例えば、他のハンドセットMTnを1つ以上有するイントラネット内での接続の何れでもよい。 The architecture depicted in Figure 1 is a third-generation Bluetooth enabled 3G (3G) with an IP stack embedded and capable of operating as a cordless telephone handset by establishing a VoIP connection within a corporate network such as an intranet. ) mobile telephone, one MT 1 has within a group of mobile terminals MT 1-n, shows a possible scenario. The mobile handset MT 1 establishes a VoIP connection using a set of access points AP 1... N in the intranet. The VoIP connection is connected through a dedicated gateway to the telephone network (PABX / VoIP GW), or for example, may be any of connections within the intranet with one or more other handset MT n.

このVoIPパラダイムによると、音声サンプルは、使用されている音声コーダにその長さが依存するパケットに圧縮(compress)される。対話中に長い遅延が発生しないように、このようなペイロード長は制限されなければならない。GSMの品質を得るために、20バイトの音声パケットを生じる、5.3 kb/sのG;723.1コーダを用いることができる。このペイロードは、リアルタイム・プロトコル(RTP)を用いてタイム・スタンプされており、これによりヘッダは12バイトとなる。さらに、この結果得られるセグメントはUDPデータグラムで運ばれ、これにより、それ自体の8バイトのヘッダがさらに追加される。RTPは時間同期を行うことを容易にし、UDPは非接続型ロジカル・チャネルに幾つかのストリームを同時に多重化する(multiplex)ことを可能にする。次に、このRTP/UDPパケットは、IPデータグラムにカプセル化され、これにより、20バイトのIPヘッダが追加される。この状況は、IPバージョン6(IPv6)が用いられる場合、さらに悪化してしまう場合がある。なぜならば、この場合IPヘッダは、20バイトから40バイトに増加し、20バイトしかないペイロードに対して、ヘッダ全体が60バイトになってしまう可能性があるからである。VoIPパケットが有線LANを通じて運ばれる場合、バンド幅の利用効率がこのように低いことは大きな問題ではないかも知れないが、これに代えて無線LANが用いられる場合、重大な制約が生じてしまう場合がある。   According to this VoIP paradigm, voice samples are compressed into packets whose length depends on the voice coder being used. Such payload length must be limited so that long delays do not occur during the conversation. To obtain GSM quality, a 5.3 kb / s G; 723.1 coder can be used that produces 20-byte voice packets. This payload is time stamped using the Real Time Protocol (RTP), which makes the header 12 bytes. In addition, the resulting segment is carried in a UDP datagram, which further adds its own 8-byte header. RTP makes it easy to perform time synchronization, and UDP allows to multiplex several streams simultaneously on an unconnected logical channel. The RTP / UDP packet is then encapsulated in an IP datagram, which adds a 20 byte IP header. This situation may be exacerbated when IP version 6 (IPv6) is used. This is because the IP header increases from 20 bytes to 40 bytes in this case, and the entire header may become 60 bytes for a payload having only 20 bytes. If VoIP packets are carried over a wired LAN, this low bandwidth utilization may not be a big problem, but if a wireless LAN is used instead, there will be significant limitations. There is.

Bluetooth通信の特定の場合、パーソナル・エリア・ネットワーク(PAN)のワーキング・グループがBluetooth上のIPを標準化しており、かつこのために、「Bluetoothネットワーク・カプセル化プロトコル(BNEP)」と命名された新たなプロトコルを開発している。このプロトコルは、Bluetooth用メディア上に共通のネットワーキング・プロトコルを転移するために用いられる、Bluetoothネットワークでカプセル化を行うためのパケット・フォーマットを定義している。BNEPは、Bluetoothのためにイーサネット(登録商標)のエミュレーションを行い、これによりIPデータグラムは、イーサネット・フレームにカプセル化され、かつ下にあるL2CAPレイヤに送信される。イーサネット・エミュレーション・レイヤを導入することにより、例えば、ネットワーク・アクセス・ポイント内またはBluetooth特別ネットワーク内で、ブロードキャスティング、マルチキャスティング、およびレイヤ2のブリッジング機能が実施可能となる。BNEPの完全な詳細は、上述したBluetooth SIGとそのウェブサイトから得ることができる。   In the specific case of Bluetooth communication, the Personal Area Network (PAN) working group has standardized IP over Bluetooth, and for this reason it was named "Bluetooth Network Encapsulation Protocol (BNEP)" A new protocol is being developed. This protocol defines a packet format for encapsulating in a Bluetooth network that is used to transfer a common networking protocol over Bluetooth media. BNEP performs Ethernet emulation for Bluetooth, whereby IP datagrams are encapsulated in Ethernet frames and sent to the underlying L2CAP layer. By introducing the Ethernet emulation layer, for example, broadcasting, multicasting, and layer 2 bridging functions can be implemented in a network access point or in a Bluetooth special network. Full details of BNEP can be obtained from the Bluetooth SIG mentioned above and its website.

しかしながら、BNEPは極めて柔軟ではあるが、それ自体のヘッダを圧縮するメカニズムがあるにも関わらずオーバヘッドは大きくなってしまう。高位レイヤのプロトコルのオーバヘッドにBNEPを集約させると、幾つかのアプリケーションの場合、バンド幅がかなり浪費されてしまう。例えば、上述したVoIPアプリケーションの場合、BNEPを用いてRTP/UDP/IPパケットをカプセル化すると、既に長いヘッダにさらに3〜15バイトが追加されてしまうので、20バイトのペイロードに対して、ヘッダ全体が少なくとも(12+8+20 +3 = 43)バイトから、最大で(12+8+40+15 = 75)バイトとなってしまう可能性がある。同様の考察事項は、例えば、オーディオ信号および/またはビデオ信号などのメディアなど、他のタイプのIPトラフィックにも該当する。これらの他のタイプのIPトラフィックの場合、オーディオ/ビジュアル用アプリケーションにより生成されたパケットは、VoIPパケットよりも大きな場合があるが、やはりヘッダのオーバヘッドを最小化することは重要である。事実、Bluetoothシステムが用いられる場合、オーディオ・コーダ/ビジュアル・コーダが、L2CAPフレームに1対1にマッピング可能なパケットを生成することが一般的である。これにより、より良好な再伝送制御が可能となり、かつ有効なパケット寿命が終わった際は常にバッファをフラッシュすることが容易になる。ヘッダ寸法が最小化された場合、ベースバンド・パケットのペイロードが有効となるので、実際のオーディオ・ペイロード/ビジュアル・ペイロードに対して、より広いバンド幅が確保される。   However, while BNEP is very flexible, the overhead is large despite the mechanism for compressing its own header. Aggregating BNEP into higher layer protocol overhead can waste considerable bandwidth for some applications. For example, in the case of the VoIP application mentioned above, encapsulating RTP / UDP / IP packets using BNEP will add 3 to 15 bytes to the already long header, so the entire header will be compared to the 20-byte payload. Can be at least (12 + 8 + 20 +3 = 43) bytes and up to (12 + 8 + 40 + 15 = 75) bytes. Similar considerations apply to other types of IP traffic, such as media such as audio and / or video signals. For these other types of IP traffic, packets generated by audio / visual applications may be larger than VoIP packets, but again it is important to minimize header overhead. In fact, when a Bluetooth system is used, it is common for audio / visual coders to generate packets that can be mapped one-to-one to L2CAP frames. This allows better retransmission control and makes it easier to flush the buffer whenever the effective packet life is over. When the header size is minimized, the baseband packet payload is valid, so a wider bandwidth is reserved for the actual audio / visual payload.

国際特許公開公報第WO 01/20940号International Patent Publication No. WO 01/20940 米国出願第2001/0005368号U.S. Application No. 2001/0005368 米国出願第2001/0033601号US Application 2001/0033601 米国出願第2001/0005368号U.S. Application No. 2001/0005368 米国出願第2001/0033601号US Application 2001/0033601 Jennifer BrayとCharles F. Sturmanの「Bluetoothによる無線接続(Bluetooth, Connect Without Wires)」(出版元:Prentice Hall PTR, ISBN 0-13-089840-6)Jennifer Bray and Charles F. Sturman's “Bluetooth, Connect Without Wires” (Publisher: Prentice Hall PTR, ISBN 0-13-089840-6) 「堅固なヘッダ圧縮(ROHC):フレームワークおよび4つのプロファイル:RTPプロファイル, UDPプロファイル, ESPプロファイル、および非圧縮プロファイル(Robust Header Compression (ROHC): Framework and four profiles: RTP, UDP, ESP and uncompressed)」(インターネット技術特別調査委員会(IETF)のウェブサイト(参照番号「RFC3095」、URL:http://www.ietf.org/rfc/rfc3095.txt)Robust Header Compression (ROHC): Framework and four profiles: RTP, UDP, ESP and uncompressed "(Internet Engineering Task Force (IETF) website (reference number" RFC3095 ", URL: http://www.ietf.org/rfc/rfc3095.txt) S. CasnerとV. Jacobsonの「低速シリアル・リンクのためのIP/UDP/RTPヘッダの圧縮(Compressing IP/UDP/RTP Headers for Low-Speed Serial Links)」(インターネットRFC 2508)S. Casner and V. Jacobson “Compressing IP / UDP / RTP Headers for Low-Speed Serial Links for Low-Speed Serial Links” (Internet RFC 2508)

本発明の目的は、改良された無線通信装置と、この無線通信装置の改良された操作方法とを提供することである。本発明のさらなる目的は、ヘッダ圧縮を用いた、パケットに基づいた改良された無線通信装置と、この無線通信装置の改良された操作方法とを提供することである。本発明のさらなる目的は、このような改良された通信装置と方法に関連付けられて用いられる、改良された通信ユニットとソフト製品とを提供することである。このように本発明の目的は、具体的には、Bluetoothパーソナル・エリア・ネットワーク内における、VoIP、オーディオおよび/またはビデオなどのインターネット・プロトコル(IP)のビット・ストリームに対する、RTP/UDP/IP/BNEPヘッダに起因するオーバヘッドを低減させることである。   An object of the present invention is to provide an improved wireless communication device and an improved method of operating the wireless communication device. It is a further object of the present invention to provide an improved packet based wireless communication device using header compression and an improved method of operating the wireless communication device. It is a further object of the present invention to provide an improved communication unit and software product for use in connection with such an improved communication device and method. Thus, the object of the present invention is specifically to RTP / UDP / IP / for Internet Protocol (IP) bit streams such as VoIP, audio and / or video within a Bluetooth personal area network. It is to reduce the overhead caused by the BNEP header.

したがって、本発明は、第一ユニットと第二ユニット間で無線伝送(wireless transmission)を行うための方法であって、
当該ユニットが、
a) リアルタイム・ビット・ストリームを、最大長が予め決定されている1つ以上のペイロードに変換することと、
b) 予め定義されている1つ以上のヘッダを前記ペイロードまたは各当該ペイロードに適用して、予め定義されている通信プロトコルに従って当該ユニット間で伝送を行うために適したパケットを生成することと、
c) 前記パケットまたは各当該パケットを当該ユニット間の無線接続全体に転移するように適合化されているカプセル化プロトコルのフレーム内に、前記パケットまたは各当該ペイロードをカプセル化することと、
d) 予め定義されているヘッダ圧縮技法を、前記カプセル化されたパケットまたは各当該カプセル化されたペイロードに適用することと、
を含む方法を提供する。
Accordingly, the present invention is a method for performing wireless transmission between a first unit and a second unit,
The unit is
a) converting the real-time bit stream into one or more payloads whose maximum length is predetermined;
b) applying one or more predefined headers to the payload or each such payload to generate a packet suitable for transmission between the units according to a predefined communication protocol;
c) encapsulating said packet or each said payload in a frame of an encapsulation protocol adapted to transfer said packet or each said packet over the entire wireless connection between said units;
d) applying a predefined header compression technique to the encapsulated packet or each such encapsulated payload;
A method comprising:

この方法は、VoIPストリーム、オーディオ・ストリームまたはビジュアル・ストリームなどのインターネット・プロトコル(IP)のトラフィックを有する当該リアルタイム・ビット・ストリームから、前記ペイロード、または各当該ペイロードを生成することを含んでもよい。   The method may include generating the payload, or each such payload, from the real-time bit stream having Internet Protocol (IP) traffic, such as a VoIP stream, an audio stream, or a visual stream.

この方法は、当該第一ユニットと当該第二ユニット間でサービス発見プロシージャを行い、かつ当該サービス発見プロシージャの間に、当該ヘッダ圧縮技法をアドバタイズすることを含んでもよい。   The method may include performing a service discovery procedure between the first unit and the second unit, and advertising the header compression technique during the service discovery procedure.

この方法は、リアセンブリを行い、かつ圧縮されたビット・ストリームを運ぶ当該予め定義されている通信プロトコルのサービスを多重化することを含んでもよい。   The method may include reassembling and multiplexing the service of the predefined communication protocol that carries the compressed bit stream.

この方法は、例えば、当該カプセル化プロトコルの静的ヘッダ・フィールドを有するカプセル化プロトコル情報を、当該ヘッダ圧縮技法を適用するように適合化されているコンプレッサ(compressor)とデコンプレッサ(decompressor)のコンテキストに加えることにより、当該ヘッダ圧縮を適用することを含んでもよい。   This method may be used, for example, to encapsulate protocol information having a static header field for the encapsulation protocol, in the context of a compressor and decompressor that is adapted to apply the header compression technique. In addition to applying the header compression.

当該ユニットは、Bluetoothネットワークなどのラジオ通信ネットワーク部分を有してもよく、かつ当該方法は、BNEPを有するカプセル化プロトコルを用いて、前記パケットまたは各当該パケットをカプセル化することを含んでもよい。   The unit may include a radio communication network portion such as a Bluetooth network, and the method may include encapsulating the packet or each such packet using an encapsulation protocol having BNEP.

この方法は、好ましくは、当該予め決定されているヘッダとBNEPヘッダを組み合わせたものを予め決定されている長さ(例えば、3バイト)に縮小することにより、前記カプセル化されたパケットまたは各当該カプセル化されたパケットを、当該ヘッダ圧縮技法を用いて単一スロットのBluetoothベースバンド・パケットに圧縮することを含んでもよい。   The method preferably includes reducing the combination of the predetermined header and BNEP header to a predetermined length (eg, 3 bytes), thereby reducing the encapsulated packet or each It may include compressing the encapsulated packet into a single slot Bluetooth baseband packet using the header compression technique.

この方法は、当該ヘッダ圧縮技法を、インターネット技術特別調査委員会(IETF)により承認されたROHCなどの堅固なヘッダ圧縮(ROHC)フレームワークの形態で適用することを含んでもよい。   The method may include applying the header compression technique in the form of a robust header compression (ROHC) framework, such as ROHC approved by the Internet Engineering Task Force (IETF).

この方法は、
a) 当該パケットに対して、リアルタイム・プロトコル(RTP)のプロファイルを用いること;
b) IETF ROHCによる双方向のオプティミスティックなアプローチ(oモード)を用いること;
c) 小さなROHCコンテキスト識別子(R-CID)を用いること(R-CIDの初期設定は空である);
d) ユニバーサル・データグラム・プロトコル(UDP)のチェックサムを伝送せず、オプションで、このチェックサムをデコンプレッサで再計算すること;
e) いかなる1つのパケット・フローの間にも、前記カプセル化プロトコル・ヘッダ全体を前記静的コンテキスト部分として見なすこと;
f) 前記リアルタイム・プロトコル(RTP)のシーケンス番号および/または前記インターネット・プロトコル識別しか伝送しないこと;
g) コンプレッサ内の「初期化とリフレッシュ」(IR)状態と、「第一オーダ」(FO)」状態と、「第二オーダ」(SO)状態との間のトランジション、およびデコンプレッサ内の「コンテキストがない」(NC)状態と、「静的コンテキスト」(SC)状態と、「完全なコンテキスト」(FC)状態との間のトランジションを定義すること;
を一つ以上含んでよい。
This method
a) Use a real-time protocol (RTP) profile for the packet;
b) Use a bi-directional optimistic approach (o-mode) by IETF ROHC;
c) Use a small ROHC context identifier (R-CID) (R-CID default is empty);
d) Do not transmit a Universal Datagram Protocol (UDP) checksum, and optionally recalculate this checksum with a decompressor;
e) Consider the entire encapsulation protocol header as the static context part during any one packet flow;
f) transmit only the real-time protocol (RTP) sequence number and / or the internet protocol identification;
g) Transitions between the “initialization and refresh” (IR) state in the compressor, the “first order” (FO) state, and the “second order” (SO) state, and the “ Defining a transition between a "no context" (NC) state, a "static context" (SC) state, and a "full context" (FC) state;
One or more may be included.

この方法は、予め決定されている当該フレームしか当該ヘッダ圧縮技法を用いて圧縮されないように、カプセル化フレームを分類する (classify)ことを含んでもよい。   The method may include classifying the encapsulated frame such that only the predetermined frame is compressed using the header compression technique.

この方法は、リアルタイム・プロトコル(RTP)、ユニバーサル・データグラム・プロトコル(UDP)、およびインターネット・プロトコル(IP)の1つ以上に従って、当該ペイロードにヘッダを適用することを含んでもよい。   The method may include applying a header to the payload according to one or more of Real Time Protocol (RTP), Universal Datagram Protocol (UDP), and Internet Protocol (IP).

この方法は、当該ユニットが当該ユニット間で通信を行うための複数のロジカル・チャネルを構成し、少なくとも一つの当該チャネルが、当該圧縮カプセル化されたパケットの転移を専用とすることを含んでもよい。   The method may include configuring the unit to configure a plurality of logical channels for communication between the units, wherein at least one of the channels is dedicated to transfer of the compressed encapsulated packet. .

この方法は、当該ヘッダ圧縮技法を、W-LSB(Window-Least Significant Bit coding
)に基づいて行なうことを含んでもよい。
This method uses the header compression technique, W-LSB (Window-Least Significant Bit coding).
) May be included.

この方法は、エラー回復要求と、オプションでコンテキスト更新の受信通知を行うように適合化された、当該ユニット間のフィードバック・チャネルを設けることにより、コンプレッサ状態とデコンプレッサ状態間のスイッチングを管理することを含んでもよい。   This method manages the switching between compressor state and decompressor state by providing a feedback channel between the units, adapted for error recovery requests and optionally notification of receipt of context updates. May be included.

この方法は、
当該ユニットが、ベースバンド・パケットにセグメント化された一連の当該圧縮カプセル化されたフレームを受信 (receive)し、
各当該パケットの肯定的な受信通知を行ってから、次の当該パケットが伝送され、かつ、
最新の当該パケットまたは受信通知メッセージの何れかの中で伝送エラーが発生した場合は、当該最新のパケットが再伝送されること、
を含んでもよい。
This method
The unit receives a series of such compressed encapsulated frames segmented into baseband packets;
A positive acknowledgment of each packet is received, then the next packet is transmitted, and
If a transmission error occurs in either the latest packet or the reception notification message, the latest packet is retransmitted.
May be included.

この方法は、当該パケットの再伝送を、
a) ベースバンド・パケット・アクセス・コードが受信されない場合、
b) 補正不可能なエラーが、ベースバンド・パケット・ヘッダ内に存在する場合、または、
c) 補正不可能なエラーが、当該パケットの当該ペイロード内に存在する場合、
の少なくとも1つで行うことを含んでもよい。
This method retransmits the packet,
a) If no baseband packet access code is received,
b) An uncorrectable error is present in the baseband packet header, or
c) If an uncorrectable error is present in the payload of the packet,
Performing at least one of the following.

この方法は、
例えば、当該フレームの送出に成功するまでのタイムアウトを設定することにより、当該圧縮されたカプセル化されたフレームの再伝送の回数を制限することを含んでもよい。
This method
For example, it may include limiting the number of retransmissions of the compressed encapsulated frame by setting a timeout until the frame is successfully transmitted.

本発明は、第一通信ユニットと第二通信ユニット間で、パケットに基づいた無線通信を実行するためのソフトウエア製品であって、
a) リアルタイム・ビット・ストリームを、最大長が予め決定されている1つ以上のペイロードに変換し、
b) 1つ以上の予め定義されているヘッダを前記ペイロードまたは各当該ペイロードに適用して、予め定義されている通信プロトコルに従って当該ユニット間での伝送を行うために適したパケットを生成し、
c) 当該ユニット間の無線接続全体に前記パケットまたは各当該パケットを転移させるように適合化されているカプセル化プロトコルのフレーム内の前記パケットまたは各当該パケットをカプセル化し、かつ、
d) 予め定義されているヘッダ圧縮技法を、前記カプセル化されたパケットまたは各当該カプセル化されたパケットに適用する、
ためのコードを含む、ソフトウエア製品も提供する。
The present invention is a software product for performing wireless communication based on a packet between a first communication unit and a second communication unit,
a) convert the real-time bit stream into one or more payloads with a predetermined maximum length;
b) Apply one or more predefined headers to the payload or each such payload to generate a packet suitable for transmission between the units according to a predefined communication protocol;
c) encapsulating said packet or each said packet in a frame of an encapsulation protocol adapted to transfer said packet or each such packet over the entire wireless connection between said units; and
d) applying a predefined header compression technique to the encapsulated packet or each such encapsulated packet;
We also provide software products, including code for

当該ソフトウエア製品は、当該通信ユニットの一部を形成する、Bluetoothネットワークのインターフェース用ソフトウエアのドライバに関連させて走らせてもよい。   The software product may be run in conjunction with a driver for Bluetooth network interface software that forms part of the communication unit.

本発明は、
実質的にリアルタイムで第二ユニットに情報を通信するように適合化されている第一ユニットを有する、パケットに基づいた無線通信装置であって、
当該第一ユニットが、
a) リアルタイム・ビット・ストリームを最大長が予め決定されている1つ以上のペイロードに変換し、
b) 予め定義されている通信プロトコルに従って当該ユニット間で伝送を行うために適したパケットを生成するために、予め定義されている1つ以上のヘッダを、前記ペイロード、または当該ペイロードの各々に適用し、
c) 前記パケット、または当該パケットの各々を、当該ユニット間の無線接続全体に転移するように適合化されているカプセル化プロトコルのフレーム内で、前記パケット、または当該パケットの各々をカプセル化し、かつ
d) 予め定義されているヘッダ圧縮技法を、前記カプセル化されているパケット、または当該カプセル化されているパケットの各々に適用する、
ように適合化されている、パケットに基づいた無線通信装置も提供する。
The present invention
A packet-based wireless communication device having a first unit adapted to communicate information to a second unit in substantially real time,
The first unit is
a) convert the real-time bit stream into one or more payloads whose maximum length is predetermined;
b) Apply one or more predefined headers to the payload, or each of the payloads, in order to generate packets suitable for transmission between the units according to a predefined communication protocol. And
c) encapsulating the packet or each of the packets in a frame of an encapsulation protocol adapted to transfer the packet or each of the packets to the entire wireless connection between the units; and
d) applying a predefined header compression technique to each of the encapsulated packet or each of the encapsulated packets;
There is also provided a packet-based wireless communication device that is adapted as such.

当該第一ユニットは、Bluetoothプロトコルに従って動作可能である。当該カプセル化プロトコルは、BNEPを有することが好ましく、かつ当該ヘッダ圧縮技法は、インターネット技術特別調査委員会(IETF)の堅固なヘッダ圧縮(ROHC)技法との互換性を有することが好ましい。   The first unit is operable according to the Bluetooth protocol. The encapsulation protocol preferably has BNEP, and the header compression technique is preferably compatible with the Internet Engineering Task Force (IETF) Robust Header Compression (ROHC) technique.

本発明は、アクセス・ポイントまたは移動端末などのBluetoothネットワークのマスタ・ユニットまたはスレーブ・ユニットを有することが好ましい、本発明の方法に従って動作するように適合化されている通信ユニットも提供する。ヘッダ圧縮、および/または、カプセル化されているパケットの解凍 (decompression)は、当該通信ユニットに関連付けられているBluetoothネットワークのインターフェース用ソフトウエアのドライバで走るソフトウエア製品の形態で実施してもよい。このソフトウエア製品には、BNEPレイヤとL2CAPレイヤ、フレーム・クラシファイア (frame classifier)、ROHCコーデック、および調和を図るためのマネージメント・エンティティ(ME)を含めてもよい。このマネージメント・エンティティは、HCI(ホスト制御インターフェース)を介してBluetoothベースバンド通信を行い、かつオペレーティング・システムが特定されたメカニズムにより上位プロトコル・レイヤと通信してもよい。例えば移動端末MT1-nとして具体化されているスレーブ通信ユニットが、例えばアクセス点AP1-nとして具体化されているマスタ・ユニットに接続するたびに、マネージメント・エンティティが、そのマスタ・ユニットのメディア・アクセス・アドレス (MAC)を登録することにより、当該スレーブ・ユニットに対するロジカル・チャネルを構成してもよい。 The invention also provides a communication unit adapted to operate according to the method of the invention, preferably having a master unit or slave unit of a Bluetooth network such as an access point or a mobile terminal. Header compression and / or decompression of the encapsulated packet may be implemented in the form of a software product that runs on the driver of the Bluetooth network interface software associated with the communication unit. . The software product may include a BNEP and L2CAP layer, a frame classifier, a ROHC codec, and a management entity (ME) for harmonization. This management entity may perform Bluetooth baseband communication via an HCI (Host Control Interface) and communicate with the upper protocol layer by a mechanism that the operating system is identified. For example, whenever a slave communication unit embodied as a mobile terminal MT 1-n connects to a master unit embodied as an access point AP 1-n , for example, the management entity A logical channel for the slave unit may be configured by registering a media access address (MAC).

次に、本発明を、特定の実施例を参照しながら、かつ上述した図面を参照しながら説明する。このような説明は、例示的なものでしかなく、かつ本発明は、この例示に限定されない。具体的には、パケットと、パケットに基づいた通信システムとを参照する。本発明は、パケット・スイッチト・システムには限定されず、データを伝送するための手段としてパケットを用いたいかなるシステム(つまり、このシステムが、パケット・スイッチト・システム、回路スイッチト・システム、または別のシステムか否かを問わない)に適用可能であることを、当業者は認識するであろう。「無線 (wireless)」という語が述べられた場合、これを、その最も広い意味で理解すべきである。例えば、無線には、その伝送のある部分が有線ネットワークに依存しない、いかなるシステムも含めることができる(例えば、拡散赤外線方式などの光学的伝送方法が含まれる)。しかしながら、本発明のすべての実施例は、Bluetoothプロトコルと共に利用可能であることに留意されたい。このようなシステムの特徴には、以下のことが1つ以上含まれていてよい。
‐散乱スペクトル技法として低速周波数ホッピングが用いられていること。
‐マスタ・ユニットとスレーブ・ユニットであって、このマスタ・ユニットがホッピング・シーケンスを設定できること。
‐各デバイスが、それ自体のクロックとそれ自体のアドレスとを有していること。
‐マスタ・ユニットのホッピング・シーケンスを、マスタ・ユニットのアドレスから決定できること。
‐1つのマスタ・ユニットと通信中の1組のスレーブ・ユニットがすべて、(このマスタ・ユニットと)同じホッピング周波数を有し、かつピコネットを形成すること。
‐共通のスレーブ・ユニットを介してピコネットをリンクして、スキャッタネットを形成できること。
‐スレーブ・ユニットとマスタ・ユニット間が、時分割多重伝送 (TDMA)であること。
‐スレーブ・ユニットとマスタ・ユニット間が、時分割複信 (TDD)であること。
‐スレーブ・ユニットとマスタ・ユニット間の伝送が、同期式または非同期式の何れでもよいこと。
‐スレーブ・ユニットがいつ伝送を行えるかを、マスタ・ユニットが決定すること。
‐スレーブ・ユニットが、マスタ・ユニットによりアドレス指定されている場合しか、応答してはならないこと。
‐クロックが自走式であること。
‐ネットワークが、調和が図られておらず、特に2.4 GHzのライセンスフリーのISMバンドで動作するものであること。
‐ソフトウエア・スタックによって、エリア内の他のBluetoothデバイスをアプリケーションが見つけることが可能になること。
‐他のデバイスは発見/照会プロシージャにより見つけられること。
‐ハード・ハンドオーバとソフト・ハンドオーバーが行われること。
The present invention will now be described with reference to particular embodiments and with reference to the drawings described above. Such description is exemplary only, and the present invention is not limited to this illustration. Specifically, reference is made to a packet and a communication system based on the packet. The present invention is not limited to packet switched systems, and any system that uses packets as a means for transmitting data (i.e., this system is a packet switched system, a circuit switched system, Those skilled in the art will recognize that the present invention is applicable to any other system or not. Where the term “wireless” is mentioned, it should be understood in its broadest sense. For example, wireless can include any system whose transmission is not dependent on a wired network (eg, includes optical transmission methods such as diffuse infrared). However, it should be noted that all embodiments of the present invention can be used with the Bluetooth protocol. Such system features may include one or more of the following.
-Slow frequency hopping is used as a scattering spectrum technique.
-A master unit and a slave unit, and the master unit can set a hopping sequence.
-Each device has its own clock and its own address.
-The hopping sequence of the master unit can be determined from the address of the master unit.
-A set of slave units in communication with one master unit all have the same hopping frequency (and this master unit) and form a piconet.
-A scatter net can be formed by linking piconets via a common slave unit.
-Time division multiplex transmission (TDMA) between the slave unit and the master unit.
-Time division duplex (TDD) between the slave unit and the master unit.
-The transmission between the slave unit and the master unit may be either synchronous or asynchronous.
-The master unit determines when the slave unit can transmit.
-It must respond only if the slave unit is addressed by the master unit.
-The clock is self-propelled.
-The network is not harmonized, especially in the 2.4 GHz license-free ISM band.
-The software stack allows applications to find other Bluetooth devices in the area.
-Other devices can be found by the discovery / query procedure.
-Hard handover and soft handover are performed.

周波数ホッピングに関しては、「低速周波数ホッピング (slow frequency hopping)」とは、ホッピング周波数が変調率よりも低速であることを指し、「高速周波数ホッピング (fast frequency hopping)」とは、ホッピング率が変調率よりも高速であることを指す。本発明は、低速ホッピングと高速ホッピングの何れにも限定されない。   For frequency hopping, “slow frequency hopping” means that the hopping frequency is slower than the modulation rate, and “fast frequency hopping” means that the hopping rate is the modulation rate. It is faster than that. The present invention is not limited to either low speed hopping or high speed hopping.

以下に参照するユーザ端末は移動端末だが、本発明は移動端末に限定されず、コンピュータなどの固定式のユーザ端末も含んでいる。   The user terminal referred to below is a mobile terminal, but the present invention is not limited to a mobile terminal, and includes a fixed user terminal such as a computer.

本願明細書ではヘッダ圧縮技法を参照し、かつ具体的には、堅固なヘッダ圧縮 (ROHC)を参照する。これらの技法の側面を幾つか要約説明することが役立つと考えられるが、より詳しく理解するためには、C. Borman外による、2001年7月の論文、「堅固なヘッダ圧縮(ROHC):フレームワークおよび4つのプロファイル:RTPプロファイル, UDPプロファイル, ESPプロファイル、および非圧縮プロファイル (Robust Header Compression (ROHC): Framework and four profiles: RTP, UDP, ESP and uncompressed)」を参照されたい。本論文は、「インターネット技術特別調査委員会(IETF)」のウェブサイト(参照番号「RFC3095」)で見つけることができ、かつURL:http://www.ietf.org/rfc/rfc3095.txtからアクセス可能である。   This specification refers to header compression techniques, and specifically to robust header compression (ROHC). It may be helpful to summarize some aspects of these techniques, but for a better understanding, see the July 2001 paper by C. Borman et al., “Robust Header Compression (ROHC): Frames”. Work and 4 profiles: RTP profile, UDP profile, ESP profile, and uncompressed profile (Robust Header Compression (ROHC): Framework and four profiles: RTP, UDP, ESP and uncompressed). This paper can be found on the Internet Engineering Task Force (IETF) website (reference number “RFC3095”) and from the URL: http://www.ietf.org/rfc/rfc3095.txt Is accessible.

一般に、ヘッダ圧縮メカニズムは、例えばIPアドレスとUDPポートを有する静的ヘッダ・フィールドは、セッション間には変化しないので、あらゆるパケット内で送信する必要はないという事実を利用することにより、ヘッダ・オーバヘッドを縮小させる。さらに、セッション間に変化するフィールド(例えば、RTPタイムスタンプ、RTPシーケンス番号、およびIP識別)を効率的に扱うことが可能なので、ヘッダ・オーバヘッドをさらに縮小させることができる。これらのいわゆる「変化するフィールド」は、単純な直線外挿を用いて、直前のパケットから予測可能な場合もある。他のヘッダ・フィールド(例えば、IPヘッダ長とUDP長)は、データリンク・レベルから推定可能であり、かつこれらのフィールドを伝送する必要はないので、これらのフィールドは「推定フィールド」と呼ばれる。   In general, the header compression mechanism takes advantage of the fact that static header fields with IP addresses and UDP ports, for example, do not change between sessions and therefore do not need to be transmitted in every packet, thereby increasing header overhead. Reduce. In addition, fields that change between sessions (eg, RTP timestamps, RTP sequence numbers, and IP identification) can be handled efficiently, further reducing header overhead. These so-called “changing fields” may be predictable from the previous packet using simple linear extrapolation. Since other header fields (eg, IP header length and UDP length) can be estimated from the data link level and these fields do not need to be transmitted, these fields are referred to as “estimated fields”.

ヘッダ圧縮方式は、1999年2月の論文「低速シリアル・リンクのためのIP/UDP/RTPヘッダの圧縮 (Compressing IP/UDP/RTP Headers for Low-Speed Serial Links)」(インターネットRFC 2508)において、S. CasnerとV. Jacobsonにより提案された。この方式は、RTP/UDP/IPヘッダを圧縮するが、典型的な無線リンク上で遭遇するエラー率および往復遅延を扱うようには設計されていない。   The header compression method is described in the February 1999 paper “Compressing IP / UDP / RTP Headers for Low-Speed Serial Links” (Internet RFC 2508). Proposed by S. Casner and V. Jacobson. This scheme compresses the RTP / UDP / IP header but is not designed to handle the error rate and round trip delay encountered on a typical wireless link.

例えば、「適合ヘッダ圧縮 (ACE: Adaptive header Compression)」および「堅固なチェックサムに基づいたヘッダ圧縮 (ROCCO: Robust Checksum-based header Compression)」などの、ヘッダ圧縮を無線環境に適合化するための技法が提案されている。「ACE」は、フィールドをコード化する方式である「変化するフィールド (changing fields)」(W-LSB (Window-based Least Significant BIT))を導入している。この方式では、可変スライディング・ウィンドウ(VSW)内に含まれた幾つかの参照値が用いられ、これらの値がデコンプレッサに通信される。ROCCOはCRCを用いて、デコンプレッサ内で再構築が正確に行われたことを確証し、かつエラーが伝搬しないようにする。   For example, header compression, such as `` Adaptive header compression (ACE) '' and `` Robust Checksum-based header compression (ROCCO) '', to adapt header compression to the wireless environment. Techniques have been proposed. “ACE” introduces “changing fields” (W-LSB (Window-based Least Significant BIT)), which is a method for coding fields. In this scheme, several reference values contained within a variable sliding window (VSW) are used and these values are communicated to the decompressor. ROCCO uses CRC to verify that the reconstruction was done correctly in the decompressor and to prevent errors from propagating.

IETF ROHCワーキング・グループは、現在、エラー率が高くかつ往復時間が長いリンク上で良好に作用する、新たな圧縮方式を研究している。これらの方式は、WCDMA、EDGE、およびCDMA-2000などの技術を用いて構築されたセル・リンクに対して、効果を発揮するに違いない。しかしながら、これらの方式は、一方向性リンク上での圧縮を達成できるように、損失が大きくかつ往復時間が長い他の将来のリンク技術にも適用可能にする必要がある。IETF ROHCは、ACEとROCCOにより研究されたすべての技法を用いており、かつこれらを結合している。詳細は、IETF ROHCワーキング・グループのURL:http://www.ietf.org/html.charters/rohc-charter.htmlに見出すことができる。   The IETF ROHC working group is currently researching new compression schemes that work well on links with high error rates and long round trip times. These schemes must be effective for cell links built using technologies such as WCDMA, EDGE, and CDMA-2000. However, these schemes need to be applicable to other future link technologies that are lossy and have long round trip times so that compression over unidirectional links can be achieved. IETF ROHC uses and combines all techniques studied by ACE and ROCCO. Details can be found at the IETF ROHC Working Group URL: http://www.ietf.org/html.charters/rohc-charter.html.

ROHCは、無線チャネル上のRTP/UDP/IPストリームに適用可能な、堅固なヘッダ圧縮のための拡張可能なフレームワークを提供する。TCP/IPヘッダと他の種類のプロトコル(例えば、Mobile IPv6)の圧縮に対する支援も追加されており、かつ現在までに以下の4つのプロファイルがROHC RFCにより定義されている。
0 圧縮されていないIPパケット
1 RTP/UDP/IP
2 UDP/IP
3 ESP/IP
ROHC provides an extensible framework for robust header compression that can be applied to RTP / UDP / IP streams over wireless channels. Support for compression of TCP / IP headers and other types of protocols (eg Mobile IPv6) has also been added, and the following four profiles have been defined by the ROHC RFC to date.
0 Uncompressed IP packet
1 RTP / UDP / IP
2 UDP / IP
3 ESP / IP

本発明は、プロファイル1に焦点を当てる。   The present invention focuses on profile 1.

ROHCによるコンプレッサとデコンプレッサは、リアルタイム・フローの動的フィールドが正確に処理され、かつこれに応じてヘッダが再構築される一方、静的ヘッダ・フィールド(つまり、所定のコンテキスト内で不変のままとなるフィールド)が全く伝送されないように、コンテキスト情報を維持する必要がある。具体的には図6aを参照すると、圧縮と解凍のチェーンの線図を見ることができる。   ROHC compressors and decompressors allow static fields (that is, remain unchanged within a given context) while the dynamic fields of the real-time flow are processed correctly and the headers are reconstructed accordingly. Context information must be maintained so that no field is transmitted at all. Specifically, referring to FIG. 6a, a diagram of the compression and decompression chain can be seen.

RTP/UDP/IPフローの場合における動的フィールドのリストを以下に示す。
‐IP識別(16ビット) IP-ID
‐UDPチェックサム(16ビット)
‐RTPマーカ(1ビット) M-ビット
‐RTPシーケンス番号(16ビット) SN
‐RTPタイムスタンプ(32ビット) TS
A list of dynamic fields in the case of RTP / UDP / IP flow is shown below.
-IP identification (16 bits) IP-ID
-UDP checksum (16 bits)
-RTP marker (1 bit) M-bit-RTP sequence number (16 bits) SN
-RTP timestamp (32 bits) TS

他のすべてのヘッダ・フィールドは、静的フィールドまたは推定フィールドの何れかである。   All other header fields are either static or estimated fields.

最初、コンプレッサは、「初期化とリフレッシュ状態」(IR)にある。ここでは、ヘッダは、デコンプレッサがIPフローに対してコンテキストを作り出すことができるように、圧縮されずに送信される。「第一オーダ」(FO)状態では、コンテキストを改悪させる可能性があるストリーム内の異常を補償するために、コンプレッサは静的フィールドの更新しかデコンプレッサに送信しない。したがって、この状態では、コンプレッサは、コンテキストの更新しか送信しない。「第二オーダ」(SO)状態では、コンプレッサは、デコンプレッサが有効なコンテキストを既に受信していることを確信しているので、圧縮されたヘッダを送信する。具体的には図6bを参照されたい。   Initially, the compressor is in an “initialization and refresh state” (IR). Here, the header is sent uncompressed so that the decompressor can create context for the IP flow. In the “first order” (FO) state, the compressor sends only static field updates to the decompressor to compensate for anomalies in the stream that may corrupt the context. Thus, in this state, the compressor only sends context updates. In the “second order” (SO) state, the compressor sends a compressed header because it is confident that the decompressor has already received a valid context. See specifically FIG. 6b.

デコンプレッサは、「コンテキストがない (No-Context)」(NC)状態から開始する。デコンプレッサはヘッダの解凍に成功すると直ちに、通常の動作状態である「完全なコンテキスト (Full Context)」(FC)状態へ行く。デコンプレッサは、ヘッダを繰り返し解凍して初めて、「静的コンテキスト (Static Context)」(SC)状態へ行き、ここで、コンテキストが更新されたパケットがFO状態でコンプレッサにより送信されるのを待機する。有効なコンテキストを回復することができない場合、デコンプレッサは、NC状態に戻る。具体的には図6cを参照されたい。   The decompressor starts from a “No-Context” (NC) state. As soon as the decompressor succeeds in decompressing the header, it goes to the “Full Context” (FC) state, which is the normal operating state. Only after decompressing the header repeatedly, the decompressor goes to the "Static Context" (SC) state, where it waits for a packet with an updated context to be sent by the compressor in the FO state. . If the valid context cannot be recovered, the decompressor returns to the NC state. See specifically FIG. 6c.

各状態間のトランジションは、動作モードにより管理される。これらの動作モードの内、ROHCは、「一方向モード (unidirectional)」(Uモード)、「双方向オプティミスティック・モード (bi-directional optimistic)」(Oモード)、および「双方向信頼モード (bi-directional reliable)」(Rモード)を定義する。Uモードの場合、デコンプレッサからコンプレッサへのフィードバック・チャネルは存在しない(または使用できない)ので、コンプレッサの各状態間のトランジションは、入来するパケットのヘッダ内の周期的なタイムアウトと異常にしか基づかない。この場合、コンテキストを周期的にリフレッシュする必要がある。Oモードの場合、フィードバック・チャネルは、エラー回復要求と、(オプションの)コンテキスト更新の受信通知とに用いられる。この動作モードの目的は、フィードバック・チャネルの使用を最小限に抑えることである。最後に、Rモードは、損失の伝搬とダメージの伝搬に対する堅固性を最大限にするために、フィードバック・チャネルを集中的に用いる。   Transitions between the states are managed by operation modes. Among these modes of operation, ROHC is “unidirectional” (U mode), “bi-directional optimistic” (O mode), and “bidirectional trust mode (bi)”. -directional reliable) "(R mode). In U mode, the decompressor-to-compressor feedback channel does not exist (or cannot be used), so transitions between compressor states are only based on periodic timeouts and anomalies in the incoming packet header. Absent. In this case, it is necessary to periodically refresh the context. In O mode, the feedback channel is used for error recovery requests and (optional) context update receipt notifications. The purpose of this mode of operation is to minimize the use of the feedback channel. Finally, the R mode uses a feedback channel intensively to maximize robustness against loss propagation and damage propagation.

W-LSBコード化:
圧縮すべきヘッダ・フィールドの値が「v」として与えられた場合、適切な参照値(v_ref)がコンプレッサとデコンプレッサとで維持されていれば、W-LSBアルゴリズムは、その最下位ビットしか伝送しない。「v_ref」値間のミスマッチをなくすために、可変スライディング・ウィンドウVSW内の「v_ref」を選択する適切な堅固なアルゴリズムが定義される。圧縮される値「v」に対して伝送すべき最下位ビットの数「k」は、以下の説明のように選択される。
W-LSB encoding:
If the value of the header field to be compressed is given as “v”, the W-LSB algorithm only transmits its least significant bit if an appropriate reference value (v_ref) is maintained at the compressor and decompressor. do not do. In order to eliminate mismatches between “v_ref” values, a suitable robust algorithm is defined that selects “v_ref” within the variable sliding window VSW. The number of least significant bits “k” to be transmitted for the value “v” to be compressed is selected as described below.

(1)式を、vがその中で変化することが予測される区間とする。オフセット・パラメータpは、圧縮すべき特定フィールドのふるまいに応じて選択可能である。   Let (1) be an interval in which v is predicted to change. The offset parameter p can be selected according to the behavior of the specific field to be compressed.

次に、コンプレッサでは、
となるように値kを選択することができる。
Next, in the compressor,
The value k can be selected to be

したがって、kは、vが区間f(v_ref, k)内に入るような最小値ということになる。   Therefore, k is a minimum value such that v falls within the interval f (v_ref, k).

しかしながら、この方式は、エラーに対しては堅固でないかも知れない。なぜならば、コンプレッサは、デコンプレッサが同じ参照値(これは伝送エラーのため、実際には異なる場合がある)を用いていることを知らないからである。これに代えて、可変スライディング・ウィンドウが導入される。
(3)式は、伝送済みの最後のw番目の値を含んでいる。新たな値がコンプレッサに入力する度に、この値はVSWに付加される。コンプレッサは、VSW内の古い値の幾つかが正確に受信済みであることを十分に確信すると、これらの値はVSWから除去される。
However, this scheme may not be robust against errors. This is because the compressor does not know that the decompressor is using the same reference value (which may actually be different due to transmission errors). Instead, a variable sliding window is introduced.
Equation (3) includes the last w-th value that has been transmitted. Each time a new value enters the compressor, this value is added to VSW. Once the compressor is fully certain that some of the old values in the VSW have been received correctly, these values are removed from the VSW.

(4)式では、VSWの最小値と最大値が定義される。LSBコード化方式の場合、kは以下の式に従って選択される。   In equation (4), the minimum and maximum values of VSW are defined. For the LSB coding scheme, k is selected according to the following equation:

式中のg()は、(2)で定義済みである。 G () in the formula is already defined in (2).

このように、伝送されたm個のビットをデコード化するために十分な参照区間をデコンプレッサが有していることは確実でないので、より多数のビットを用いてフィールドをコード化する。実際には、デコンプレッサでのデコード化技法は、以下のアルゴリズムに基づいている。
Thus, since it is not certain that the decompressor has enough reference intervals to decode the m bits transmitted, the field is coded with a larger number of bits. In practice, the decompressor decoding technique is based on the following algorithm.

式(6)を、解釈のための区間として定義する(最後に正確に解凍された値v_ref_dと、受信されたビット数mとが与えられている)。解凍されたフィールドを導出するには、単に、上記の解釈のための区間内の値であって、そのm個の最下位ビットが、受信されたm個のビットにマッチングする値を選択すればよい。   Equation (6) is defined as an interval for interpretation (given the last correctly decompressed value v_ref_d and the number of bits m received). To derive the uncompressed field, simply select a value in the interval for the above interpretation whose m least significant bits match the received m bits. Good.

可変スライディング・ウィンドウのサイズwは、コンプレッサが、デコンプレッサの状態に対して有する確かさに依存する。このデコンプレッサ状態は、選択されたROHCモードに依存する。UモードとOモードの場合、wは実施例に依存する。ROHCによる圧縮されたパケットの構文(後で定義する)は、wの許容寸法を設定する。事実、各パケット・タイプには、コード化されたヘッダ・フィールドに対して確保されている特定ビット数があるので、これによりウィンドウ寸法が自ずと定まる。例えば、RTP-SNは、UO-0パケット内に4つのビットを確保している。これは、ウィンドウ長が16に設定される(すなわち、最多で15個のパケットを失うことができる)ことを意味する。Rモードの場合、デコンプレッサからの明確なフィードバックを用いて、スライディング・ウィンドウの寸法を最小化することにより、圧縮比を最大化することができる。   The size w of the variable sliding window depends on the certainty that the compressor has against the state of the decompressor. This decompressor state depends on the selected ROHC mode. For U mode and O mode, w depends on the embodiment. The syntax of a compressed packet by ROHC (defined later) sets the allowable dimensions of w. In fact, each packet type has a specific number of bits reserved for the coded header field, which automatically determines the window size. For example, RTP-SN reserves four bits in the UO-0 packet. This means that the window length is set to 16 (ie, a maximum of 15 packets can be lost). In R mode, the compression ratio can be maximized by using explicit feedback from the decompressor and minimizing the sliding window dimensions.

W-LSBアルゴリズムは、単純な実施例でさらに説明可能である。コンプレッサが、151、152、153、154、および155という値を送信し、かつ無線リンク上の伝送エラーにより、最後の3つの値が受信されなかったと仮定する。このとき、コンプレッサでは、
VSW = [151,152,153,154,155], vmin=151、およびvmax=155
となる。
The W-LSB algorithm can be further illustrated with a simple example. Assume that the compressor sends the values 151, 152, 153, 154, and 155 and that the last three values were not received due to transmission errors on the radio link. At this time, in the compressor,
VSW = [151,152,153,154,155], v min = 151, and v max = 155
It becomes.

次に、156という値がコンプレッサに入力される。伝送すべき最下位ビット数kは、式(5)により与えられ、この式からk = max (3,1) = 3が得られる。したがって、値156 =「10011100」の最後の3つのLSB(「100」)が伝送される。   Next, the value 156 is input to the compressor. The least significant bit number k to be transmitted is given by equation (5), from which k = max (3,1) = 3. Therefore, the last three LSBs (“100”) with the value 156 = “10011100” are transmitted.

デコンプレッサでは、153、154、および155という値が失われているので、最後の良好な基準値は152となる。式(6)によると、デコンプレッサは、解釈のための区間Id = [152、159]を有する。これを、以下に展開する。 In the decompressor, the values of 153, 154, and 155 are lost, so the last good reference value is 152. According to equation (6), the decompressor has an interval I d = [152, 159] for interpretation. This is expanded below.

この区間内で「100」というパターンにその3つのLSBがマッチングするのは、156のみであることを認めることができる。未検出の伝送エラーによって誤った解凍値が生じ、この値が後で基準値として用いられてダメージが伝搬しないように、元のヘッダ(例えば、モードに応じた8つのビット)にCRCを少し適用することにより、解凍の正確さをチェックすることができる。ダメージを受けた値の検出にCRCが失敗しても、ROHCフレームワーク内で補償される。   It can be recognized that only 156 matches the three LSBs with the pattern “100” in this section. A little CRC applied to the original header (eg 8 bits depending on the mode) so that an undetected transmission error causes an incorrect decompression value that can later be used as a reference value to prevent damage propagation By doing so, the accuracy of decompression can be checked. Even if the CRC fails to detect the damaged value, it is compensated within the ROHC framework.

他のコード化方式は、以下の通りである。   Other encoding schemes are as follows.

ROHCフレームワーク内で利用可能なアルゴリズムは、W-LSBコード化アルゴリズムのみではない。例えば、通常、時間とともに規則的なステップで(TS_STRIDEの値の倍数だけ)増加するRTPタイムスタンプなどの、ヘッダ・フィールドの特定の特徴を幾つか利用した他の方式が存在する。この特徴は、「スケール化されたRTPタイムスタンプ」のコード化により活用されている。   The W-LSB coding algorithm is not the only algorithm that can be used within the ROHC framework. There are other schemes that take advantage of some specific features of the header field, such as RTP timestamps, which usually increase in regular steps with time (by a multiple of the value of TS_STRIDE). This feature is exploited by the encoding of “scaled RTP timestamps”.

一定率で生成されるトラフィック、固定サンプリング周波数、およびこのサンプリング周波数にパケット生成が確定されるとき、に対する一日の時刻の線形関数を用いて、RTPタイムスタンプを近似化することもできる。この場合、「タイマに基づいてRTPタイムスタンプを圧縮すること」が適用される。IP-IDとRTPシーケンス番号との間のオフセットのみを考慮し(RTPシーケンス番号は、新たなパケットごとに1だけ増加する)、かつこのようなオフセットに、W-LSBによるコード化を適用することにより、IP識別フィールド(IP-ID)はコード化される。   The RTP timestamp can also be approximated using a linear function of the time of day for traffic generated at a constant rate, a fixed sampling frequency, and when packet generation is determined at this sampling frequency. In this case, “compress RTP time stamp based on timer” is applied. Consider only the offset between IP-ID and RTP sequence number (RTP sequence number is incremented by 1 for each new packet) and apply W-LSB coding to such offset Thus, the IP identification field (IP-ID) is encoded.

ROHC RTPプロファイルは、以下の通りである。   The ROHC RTP profile is as follows.

圧縮されるべきRTP/UDP/IPストリームの一定のヘッダ・フィールドは、順序リストとして構成可能である。ROHCフレームワークは、デコンプレッサ内の(コンテキストを形成する)リスト項目をコンプレッサが柔軟に挿入、除去、または変更できるように、これらのリストを扱うための手段となる。   Certain header fields of the RTP / UDP / IP stream to be compressed can be configured as an ordered list. The ROHC framework provides a means for manipulating these lists so that the compressor can flexibly insert, remove or modify the list items (which form the context) in the decompressor.

RTPヘッダの動的フィールドは、表1に従ってコード化される。
表1−RTPヘッダの動的フィールドのコード化
The dynamic fields of the RTP header are encoded according to Table 1.
Table 1-RTP header dynamic field coding

IP-IDは、通常、シーケンス番号と同じデルタだけ増加し、かつタイムスタンプは、これと同じデルタの固定値倍だけ増加するので、多くの場合、RTP TSフィールドとIP-IDフィールドはRTP SNから導出可能である。したがって、これらの条件が該当する場合、圧縮ヘッダ内にはRTP SNしか含まれず、かつ他のフィールドを導出する関数が、コンテキストに含まれる。   Since the IP-ID usually increases by the same delta as the sequence number and the timestamp increases by a fixed multiple of this same delta, the RTP TS and IP-ID fields are often from the RTP SN. Derivable. Therefore, when these conditions are true, only the RTP SN is included in the compressed header, and functions for deriving other fields are included in the context.

ROHCパケットは、以下のフォーマットを有する。
表2‐ROHCパケット
The ROHC packet has the following format.
Table 2-ROHC packet

表2の各パケット要素は、ペイロード以外は、一意のビット・パターンから開始する。   Each packet element in Table 2 starts with a unique bit pattern, except for the payload.

ヘッダは、コンテキストID(CID)情報を運ぶ。これらのヘッダは、1〜15の小さなCIDの場合、(「1110」というパターンから開始する)1バイトの「追加のCID」をオクテット単位で含むか、またはCID空間が大きな場合(最大で2バイト)、埋め込まれたCID情報を運ぶことができる。ROHCコンテキスト識別子は、R-CIDと称される。CID = 0が伝送されない場合、パケットはパケットのタイプから始まる。これは、「1110」とは異なる一意のビット・パターンであり、かつCIDが空であることが推定される。   The header carries context ID (CID) information. These headers contain 1 byte of “additional CID” (starting with the pattern “1110”) in octets for small CIDs of 1 to 15 or large CID space (up to 2 bytes ), Can carry embedded CID information. The ROHC context identifier is referred to as R-CID. If CID = 0 is not transmitted, the packet starts with the type of packet. This is a unique bit pattern different from “1110”, and it is estimated that the CID is empty.

フィードバック情報は、どのROHCパケットにもピギーバックすることができ、かつコンテキストの更新およびヘッダ圧縮に対する否定的な受信通知と肯定的な受信通知を運ぶ。デコンプレッサはフィードバック・パケットを用いて、(例えば、UモードからOモードへの)モード間のトランジションを要求することもできる。   The feedback information can be piggybacked on any ROHC packet and carries negative and positive receipt notifications for context updates and header compression. The decompressor can also use a feedback packet to request a transition between modes (eg, from U mode to O mode).

パケット・タイプ:
幾つかのパケット・タイプの定義が、これらのタイプの機能、使用されるモード、およびどのフィールドが運ばれるのかに応じて、ROHCにより行われる。ROHCパケットの表記法は、以下の通りである。
<モード>-<タイプ> <オプションのフィールド>
例えば、UOR-2のパケットは、U-モード、Oモード、またはR-モードで使用可能であり、かつタイプ2である。
Packet type:
Several packet type definitions are made by ROHC depending on these types of functions, the mode used, and which fields are carried. The notation of ROHC packet is as follows.
<Mode>-<type><optionalfield>
For example, UOR-2 packets can be used in U-mode, O-mode, or R-mode, and are of type 2.

以下に示すように、RTPプロファイル内では、3つのパケット・タイプを用いて圧縮ヘッダを識別し、かつ2つのパケット・タイプを用いて初期化とリフレッシュが行われる。
0. (R-0, R-0-CRC, UO-0)これは、他のフィールドを導出するすべての関数がデコンプレッサに知られているので、W-LSBでコード化されたRTP-SNしか伝送されない、最小のパケット・タイプである。
1. (R-1, R-1-ID, R-1-TS, UO-1, UO-1-ID, UO-1-TS)このパケットは、RTP-SNをコード化するために必要なビット数が、パケット・タイプ0で利用可能なビット数を超えた場合、またはRTP TSとIP-IDをIP-ID SNから導出する関数が変化した場合、用いられる。
2. (UOR-2, UOR-2-ID, UOR-2-TS)いかなるSN関数のパラメータを変更するためにも用いられる。
3. IR: このパケットは、コンテキストの静的部分、すなわち一定のSN関数を通信するために用いられる。
4. IR-DYN:このパケット・タイプは、コンテキストの動的部分、すなわち一定ではないSN関数を通信するために用いられる。
As shown below, within the RTP profile, three packet types are used to identify the compressed header, and two packet types are used to initialize and refresh.
0. (R-0, R-0-CRC, UO-0) This is the RTP-SN coded in W-LSB, because all functions that derive other fields are known to the decompressor This is the smallest packet type that can only be transmitted.
1. (R-1, R-1-ID, R-1-TS, UO-1, UO-1-ID, UO-1-TS) This packet is necessary to encode RTP-SN. Used when the number of bits exceeds the number of bits available for packet type 0, or when the function for deriving RTP TS and IP-ID from IP-ID SN changes.
2. (UOR-2, UOR-2-ID, UOR-2-TS) Used to change the parameters of any SN function.
3. IR: This packet is used to communicate the static part of the context, ie a certain SN function.
4. IR-DYN: This packet type is used to communicate the dynamic part of the context, ie the non-constant SN function.

これらのパケット・タイプの各々に一意のプリフィックスを形成するビット・パターンを、表3に示す。
表3‐パケットのプリフィックス
Table 3 shows the bit patterns that form a unique prefix for each of these packet types.
Table 3-Packet prefixes

デコンプレッサは、パケットを受信すると、直ちに最初のバイトを解析し、かつこの結果、その状態マシンを駆動させる。   When the decompressor receives the packet, it immediately parses the first byte and, as a result, drives its state machine.

IRパケット:
初期化とリフレッシュ(IR)用のパケットにより、デコンプレッサは、RTP/UDP/IPフローのためのコンテキストを作り出すことができる。その構造を、以下の表4に示す。
表4‐IRパケットのフォーマット
IR packet:
Initialization and refresh (IR) packets allow the decompressor to create a context for RTP / UDP / IP flows. The structure is shown in Table 4 below.
Table 4-IR packet format

オクテット単位のAdd-CIDにより、パケットの残り部分内で運ばれる静的ヘッダ情報に、コンテキスト識別子を関連付けることができる。Dビットは、プロファイルが特化されており、かつRTPプロファイルの場合、静的チェーンの直後に動的なサブヘッダ情報が存在することを示す。CID情報フィールドは、大きなコンテキスト識別子を用いる必要がある場合しか存在しない。プロファイル・フィールドは、ROHCプロファイルのための識別子である。この後、8ビットのCRCが続くが、これに関しては、C. Borman外の「堅固なヘッダ圧縮 (ROHC):フレームワーク、および4つのプロファイル(RTPプロファイル、UDPプロファイル、ESPプロファイル、および未圧縮プロファイル)」を参照されたい。これは、「インターネット技術特別調査委員会」(IETF)のウェブサイトから参照番号「RFC3095」で見出すことができる。各値がそのフィールド上で計算される生成多項式に関しては、第5.9.1項を参照されたい。   The octet-based Add-CID allows a context identifier to be associated with static header information carried in the rest of the packet. The D bit indicates that there is dynamic subheader information immediately after the static chain in the case of a profile specialized and RTP profile. The CID information field exists only when a large context identifier needs to be used. The profile field is an identifier for the ROHC profile. This is followed by an 8-bit CRC, but in this regard, Robust Header Compression (ROHC) outside C. Borman: Framework, and four profiles (RTP profile, UDP profile, ESP profile, and uncompressed profile) ) ". This can be found under the reference number “RFC3095” from the Internet Engineering Task Force (IETF) website. See Section 5.9.1 for the generator polynomial in which each value is computed on that field.

静的チェーンには、静的ヘッダ・フィールドの順序リストが含まれている。例えば、IPv4ヘッダは、バージョン、プロトコル、ソース・アドレス、および終点アドレスを含む静的部分により初期化する必要がある。IPv4ヘッダの動的部分は、サービス・タイプ、存続時間、識別、DF、RND、NBO、拡張ヘッダ・リストを含んでいる。   The static chain contains an ordered list of static header fields. For example, the IPv4 header needs to be initialized with a static part including version, protocol, source address, and destination address. The dynamic part of the IPv4 header includes service type, lifetime, identification, DF, RND, NBO, and extended header list.

IR-DYNパケット:
このタイプのパケットを用いて、コンテキストの動的部分が更新され、かつそのフォーマットは、以下の表5に示されている。この場合、動的チェーンしか運ばれない。
表5‐IR-DYNのパケット・フォーマット
IR-DYN packet:
With this type of packet, the dynamic part of the context is updated and its format is shown in Table 5 below. In this case, only dynamic chains can be carried.
Table 5-IR-DYN packet format

一般的なパケット・フォーマット
圧縮パケット・フォーマットを表6に示す。この構造は、多くの条件(Cx)に依存するので、その処理が明確でない場合があることを認めることができる。
表6−一般的な圧縮パケット・フォーマット
General packet format Table 6 shows the compressed packet format. Since this structure depends on many conditions (Cx), it can be appreciated that the process may not be clear.
Table 6-Common compressed packet formats

各条件は、直前にデコード化されたフラグ・フィールドの値に依存する。オプションで、さらなるROHC情報を運ぶヘッダ拡張部が存在してもよい(4つの異なる拡張部のタイプが定義されている)。このフィールドがランダムに変化することをコンテキストが示している場合、IP-IDフィールドが存在してもよい。   Each condition depends on the value of the flag field decoded immediately before. Optionally, there may be a header extension that carries additional ROHC information (four different extension types are defined). An IP-ID field may be present if the context indicates that this field changes randomly.

AHデータは、セキュリティ関連の値を含んでいる認証ヘッダを参照する。GREチェックサムは、GREトンネルを参照する(RFC2784、RFC2890)。UDPチェックサムは、コンテキスト内に明確に示された場合しか存在しない。   AH data refers to an authentication header that contains security-related values. The GRE checksum refers to the GRE tunnel (RFC2784, RFC2890). UDP checksums exist only when explicitly indicated in the context.

Bluetoothのための堅固なヘッダ圧縮:
本発明は、
a) Bluetooth通信システムに対する堅固なヘッダ圧縮(ROHC)の適用、および、
b) ROHCのBNEPへの拡張、
という2つの主な論点に焦点を当てる。
Robust header compression for Bluetooth:
The present invention
a) application of robust header compression (ROHC) to Bluetooth communication systems; and
b) Extension of ROHC to BNEP,
Focus on two main issues:

本発明は、VoIPフレーム、ビデオ・ストリーム/オーディオ・ストリーム、またはこれらの同等物を圧縮して、単一スロットのBluetoothベースバンド・パケットに適合させる、新たなプロトコルを提供している。なお、このプロトコルは、本願明細書では便宜上「ROHC-BNEP」と称されている。   The present invention provides a new protocol that compresses VoIP frames, video / audio streams, or the like, to fit into a single slot Bluetooth baseband packet. This protocol is referred to as “ROHC-BNEP” for convenience in the present specification.

本発明は、音声アプリケーションのみに限定されるのではなく、Bluetoothピコネット内でのリアルタイムIPサービスの転移を含む、オーディオ/ビデオのストリーム用アプリケーションなどの、他のIPトラフィックにも適用可能である。本発明によると、ROHCコンプレッサとデコンプレッサのコンテキストに、BNEP情報が加えられる。こうすることにより、IPパケットだけでなく、レイヤ2のフレームも圧縮される。   The present invention is not limited to voice applications only, but can also be applied to other IP traffic such as audio / video streaming applications, including the transfer of real-time IP services within a Bluetooth piconet. According to the present invention, BNEP information is added to the context of ROHC compressor and decompressor. By doing this, not only IP packets but also layer 2 frames are compressed.

図2を具体的に参照すると、本発明の一実施例による、移動ハンドセットMT1-n用のプロトコル・スタックを見ることができる。音声エンコーダが生じる各パケットに対して12バイトのRTPヘッダを加えることにより、時間同期が可能になる。8バイトのUDPヘッダが加えられることによって、アプリケーション・フローを1つに多重化することが可能となり、かつヘッダ・チェックサムが加えられる。このUDPデータグラムは、IPパケットにカプセル化される。このIPパケットは、用いられるIPのバージョンが4か、または6かに応じて、20バイトまたは40バイトのヘッダを有する。IPパケットをBluetoothフレームにカプセル化するために用いられるBNEPヘッダは、3〜15バイトに及ぶ。RTP/UDP/IPフローを運ぶBNEPフレームに堅固なヘッダ圧縮 (ROHC)が適用されていることを、理解することができる。 Referring specifically to FIG. 2, a protocol stack for a mobile handset MT 1-n can be seen according to one embodiment of the present invention. By adding a 12-byte RTP header to each packet generated by the speech encoder, time synchronization is possible. By adding an 8-byte UDP header, it is possible to multiplex application flows into one and add a header checksum. This UDP datagram is encapsulated in an IP packet. The IP packet has a 20-byte or 40-byte header depending on whether the IP version used is 4 or 6. The BNEP header used to encapsulate IP packets into Bluetooth frames ranges from 3 to 15 bytes. It can be seen that robust header compression (ROHC) is applied to BNEP frames carrying RTP / UDP / IP flows.

この圧縮されたフレームを、27バイトのペイロードを有する単一スロットのDH1ベースバンド・パケット内で運ぶためには、かつ4バイトのL2CAPヘッダ・オーバヘッドを考慮すると、RTP/UDP/IP/BNEPヘッダをROHCコンプレッサによって3バイトに縮小しなければならない。この目標は、BTシステムとROHCコンプレッサが以下に説明するように適切に構成されている場合、到達することができる。   To carry this compressed frame in a single slot DH1 baseband packet with a 27-byte payload, and considering the 4-byte L2CAP header overhead, the RTP / UDP / IP / BNEP header Must be reduced to 3 bytes by ROHC compressor. This goal can be reached if the BT system and ROHC compressor are properly configured as described below.

提案されている解決案は、以下の幾つかのステップを含んでいる。
‐標準的なBluetoothサービス発見プロトコルを用いて、ROHC圧縮能力をアドバタイズするステップ。
‐圧縮されたビット・ストリームを運ぶようにL2CAPチャネルを構成するステップ。
‐ROHCコンテキストにBNEP静的ヘッダ・フィールドを加えるステップ(すべてのBNEPヘッダ・フィールドは、単一のVoIPセッション内では静的である)。
‐Bluetoothベースバンド再伝送方式に、ROHCフレームワークを適合化するステップ。
‐VoIPパケットを運ぶフレームのみが、提案されているROHC-BNEPアルゴリズムを用いて圧縮されるように、BNEPフレームを分類するステップ。
The proposed solution includes several steps:
-Advertise ROHC compression capability using standard Bluetooth service discovery protocol.
-Configuring the L2CAP channel to carry the compressed bit stream.
-Adding BNEP static header fields to the ROHC context (all BNEP header fields are static within a single VoIP session).
-Adapting the ROHC framework to the Bluetooth baseband retransmission scheme.
Classifying BNEP frames so that only frames carrying VoIP packets are compressed using the proposed ROHC-BNEP algorithm.

上記では、一般的なROHCフレームワークを参照してきた。次項では、Bluetoothの事例に対するROHCフレームワークの適用を、用いるべきパケット・タイプ、これらのパケット・タイプの選択方法、およびコンプレッサの各状態間でのトランジションの管理方法を含めて、詳述する。ROHC-BNEPは、以下のツールを使用する。
‐RTPプロファイルが用いられる。
‐ROHC双方向オプティミスティック・モードが、用いられるアプローチである。ただし、解凍が成功しなかった場合はNACKSしかフィードバックされないので、できる限りNACKSの使用を最小限に抑えることを試みる。
‐小さなR-CIDのみ用いられる。大きなCID空間は必要でなく、空のR-CIDは、伝送する必要がないので、デフォルトで用いられる。
‐UDPチェックサムは伝送されない(ペイロードが暗号化されていない場合のみ、デコンプレッサでUDPチェックサムを再計算することが、オプションで可能である)。
‐BNEPヘッダ全体は、同じVoIPフローに対して変化することは決してないので、静的コンテキストの一部として考慮しなければならない。
‐RTP TSを導出する機能が知られているので、RTPシーケンス番号および/またはIP-IDしか伝送されない(サイレンス・サプレションを補償するためにタイマに基づいたコード化が適用される)。
‐デコンプレッサからコンプレッサに対するコンテキストの更新要求しか運ばないように、フィードバック・チャネルの使用は最小限に抑えられる。
‐トランジションは、コンプレッサの場合は、「初期化とリフレッシュ」(IR)状態、「第一オーダ」(FO)状態、および「第二オーダ」(SO)状態間のものが定義され、かつデコンプレッサの場合は、「コンテキストがない」(NC)状態、「静的コンテキスト」(SC)状態、および「コンテキストが完全」(FC)状態間のものが定義される。
Above we have referred to the general ROHC framework. The next section details the application of the ROHC framework to the Bluetooth case, including the packet types to use, how to select these packet types, and how to manage transitions between compressor states. ROHC-BNEP uses the following tools:
-RTP profile is used.
-ROHC bi-directional optimistic mode is the approach used. However, if decompression is not successful, only NACKS is fed back, so try to minimize the use of NACKS as much as possible.
-Only small R-CIDs are used. A large CID space is not required and an empty R-CID does not need to be transmitted and is used by default.
-UDP checksum is not transmitted (it is optionally possible to recalculate the UDP checksum with the decompressor only if the payload is not encrypted).
-The entire BNEP header will never change for the same VoIP flow and must be considered as part of the static context.
-Since the function of deriving the RTP TS is known, only the RTP sequence number and / or IP-ID is transmitted (timer based coding is applied to compensate for silence suppression).
-The use of the feedback channel is minimized so that only the context update request from the decompressor to the compressor is carried.
-Transitions are defined between the "initialization and refresh" (IR) state, the "first order" (FO) state, and the "second order" (SO) state for the compressor, and the decompressor In this case, a definition is made between a "no context" (NC) state, a "static context" (SC) state, and a "context full" (FC) state.

図7の状態マシンにより、Bluetooth上でのROHCがさらに明示されている。各コンプレッサ状態に対して、どの情報が伝送されているか(上部)、どのパケットが用いられているか(底部)、かつヘッダ情報に何バイト送られているか(括弧の間)が示されている。各状態間のトランジションも示されている。以下、各状態間のトランジションに関して説明する。   The state machine in Figure 7 further clarifies ROHC over Bluetooth. For each compressor state, it is shown which information is transmitted (top), which packet is being used (bottom), and how many bytes are sent in the header information (between parentheses). The transitions between each state are also shown. Hereinafter, the transition between the states will be described.

最初、コンプレッサはIR状態にあり、かつコンテキストの静的かつ動的な部分はすべて、デコンプレッサに伝送されなければならない。IRからFOへのトランジションは、観察時間t lp(t)に失われたパケット数が、観察時間t-1 lp(t-1)に失われたパケット数よりも少ない場合のみ、行うことができる。これらの観察時間は、設定可能な時間閾値内にデコンプレッサへ旨く送出できなかったVoIPフレーム数をコンプレッサが登録する、時間の定点である。lp(t)は、区間(t-1, t)の間に、Bluetoothスタック内のL2CAPレイヤでL2CAPタイムアウト・イベントが受信される度に、1だけ増加する。入来するVoIPストリームが(例えば、音声コーダ内のサイレンス・サプレションなどの)異常を示していないことを、コンプレッサが登録した場合のみ、FOからSOへのトランジションは発生できる。コンプレッサは一旦SO状態になると、IPストリームが異常を示した場合、FOに戻る。コンプレッサはFO状態では、NAKパケットがフィードバック・チャネルを介して受信されて、静的コンテキストが壊されていることが示された場合、IR状態に戻る。   Initially, the compressor is in the IR state and all static and dynamic parts of the context must be transmitted to the decompressor. The transition from IR to FO can only be performed if the number of packets lost at observation time t lp (t) is less than the number of packets lost at observation time t-1 lp (t-1) . These observation times are fixed points of time at which the compressor registers the number of VoIP frames that could not be successfully sent to the decompressor within a configurable time threshold. lp (t) increases by 1 each time an L2CAP timeout event is received in the L2CAP layer in the Bluetooth stack during the interval (t−1, t). The FO to SO transition can only occur if the compressor registers that the incoming VoIP stream does not indicate anomalies (eg, silence suppression in a voice coder). Once the compressor is in the SO state, it returns to FO if the IP stream indicates an abnormality. In the FO state, the compressor returns to the IR state if a NAK packet is received via the feedback channel indicating that the static context has been corrupted.

Bluetooth上でのROHC RTPのマッピング:
次項で説明するROHC-BNEPアルゴリズムは、ROHC双方向オプティミスティック・アプローチに該当する。このアプローチは、上記に参照した、C. Borman外の「堅固なヘッダ圧縮(ROHC):フレームワークおよび4つのプロファイル:RTPプロファイル, UDPプロファイル, ESPプロファイル、および非圧縮プロファイル(Robust Header Compression (ROHC): Framework and four profiles: RTP, UDP, ESP and uncompressed)」に詳述されている。
Mapping of ROHC RTP over Bluetooth:
The ROHC-BNEP algorithm described in the next section corresponds to the ROHC two-way optimistic approach. This approach is referred to above by “Robust Header Compression (ROHC)” by C. Borman, “Robust Header Compression (ROHC): Framework and 4 Profiles: RTP Profile, UDP Profile, ESP Profile, and Uncompressed Profile (RoHC Header Compression (ROHC) : Framework and four profiles: RTP, UDP, ESP and uncompressed).

デコンプレッサからコンプレッサへのコンテキスト更新要求しか運ばないように、フィードバック・チャネルの使用は最小限に抑えられている。ROHC RTPプロファイルで用いられるパケット・タイプは、C. Borman外の論文の第5.2.7項に見出すことができる。デコンプレッサは、一方向モードから始まり、かつフィードバック・パケットをコンプレッサに送信し返して、コンテキスト情報を得た後の、オプティミスティック・モードへのトランジションを望んでいることを示す。コンプレッサは、このような要求を受信すると直ちに、IR更新を周期的に送信することを停止してOモードへ行くことにより、バンド幅を節約する。   The use of a feedback channel is kept to a minimum so that it only carries context update requests from the decompressor to the compressor. The packet types used in the ROHC RTP profile can be found in Section 5.2.7 of the paper by C. Borman et al. The decompressor indicates that it wants to transition to the optimistic mode after starting in one-way mode and sending a feedback packet back to the compressor to obtain context information. As soon as the compressor receives such a request, it saves bandwidth by stopping sending periodic IR updates and going to O mode.

Bluetoothシステム内におけるROHC-BNEP RTP/UDP/IPヘッダの圧縮アルゴリズムの効果を評価するためには、幾つかの点を考察しなければならない。第一に、Bluetoothロジカル・リンク制御と適合レイヤ(L2CAP)を考察し、次に、ベースバンド・エラーを扱うメカニズムを再度考察する。   In order to evaluate the effectiveness of the ROHC-BNEP RTP / UDP / IP header compression algorithm within a Bluetooth system, several points must be considered. First, consider the Bluetooth logical link control and adaptation layer (L2CAP), and then consider again the mechanism for handling baseband errors.

リンク・レイヤのフレーミング:
L2CAPレイヤは、ロジカル・チャネル、およびセグメント化とリアセンブリ(SAR)機能を、Bluetoothスタックに提供する。ロジカル・チャネルは、チャネルID(CID)により識別され、かつ、既存のベースバンド接続を利用した、ピア・エンティティ間における専用のL2CAPによるシグナリング・メッセージにより、セットアップされる。この同じベースバンド接続上の2つのBTデバイス間に、幾つかのロジカル・チャネルを確立することができる。各ロジカル・チャネルに対して、リンク・レイヤのMTU値(Maximum Transmission Unit)が定義され、これにより、L2CAPの最大フレーム・サイズが制限される。L2CAP SAR機能とは、L2CAPフレームが、複数のベースバンド・パケットに分割されて、これらのパケットがシーケンス伝送される機能である。
Link layer framing:
The L2CAP layer provides logical channels and segmentation and reassembly (SAR) functionality to the Bluetooth stack. The logical channel is identified by a channel ID (CID) and set up by a dedicated L2CAP signaling message between peer entities using existing baseband connections. Several logical channels can be established between two BT devices on this same baseband connection. For each logical channel, a link layer MTU (Maximum Transmission Unit) is defined, which limits the maximum L2CAP frame size. The L2CAP SAR function is a function in which an L2CAP frame is divided into a plurality of baseband packets and these packets are transmitted in sequence.

ベースバンド・レイヤによりL2CAP接続間を区別することはできないので、異なるL2CAPフレームに属するベースバンド・パケットをインターリーブすることはできない。換言すれば、L2CAPフレームの第一パケットが一旦伝送されてしまうと、同じロジカル接続の残りの全パケットがこれに追従しなければならない。   Since baseband layers cannot distinguish between L2CAP connections, baseband packets belonging to different L2CAP frames cannot be interleaved. In other words, once the first packet of the L2CAP frame is transmitted, all remaining packets of the same logical connection must follow this.

この特徴は、2つのアプリケーションが同じロジカル・チャネルを使用している場合(または、2つの異なるロジカル・チャネルを使用している場合でも)、優先度が低いより長いフレームが、優先度が高いより短いフレームの伝送を遅延させてしまう可能性があることを意味する。   This feature means that when two applications are using the same logical channel (or even when using two different logical channels), a longer frame with a lower priority than a higher priority This means that transmission of short frames may be delayed.

したがって、L2CAP MTUパラメータを適切に使用して、これらのブロッキング効果をなくすことが推奨される。一例として、VoIPアプリケーション、および一つ以上のTCP/IP接続を有するBTクライアントについて考察する。これらの2つのアプリケーションは、異なる特徴を有する。つまり、第一のアプリケーションは遅延による影響を受け易く、かつパケットが短く、一方、第二のアプリケーションは、遅延による制約を受けないが、パケットを最長1500バイトにすることができる。リアルタイムのトラフィックを遅延させないためには、IPレイヤ内の断片化のオーバヘッドが大きくなってしまうとしても、小さなMTU値をTCP/IP接続にも用いなければならない。   Therefore, it is recommended that L2CAP MTU parameters be used appropriately to eliminate these blocking effects. As an example, consider a VoIP application and a BT client with one or more TCP / IP connections. These two applications have different characteristics. That is, the first application is easily affected by delay and the packet is short, while the second application is not limited by delay, but the packet can be up to 1500 bytes long. To avoid delaying real-time traffic, a small MTU value must be used for TCP / IP connections even if fragmentation overhead in the IP layer increases.

これら上記の2つのアプリケーションは、信頼性要件が異なっている。リアルタイム・トラフィックの場合、特定の閾値を超えた伝送エラーのため遅延しているパケットは、もはや有効ではなくなるのでドロップさせることができるが、TCP/IPデータ接続の場合、このことは該当しない。   These two applications have different reliability requirements. For real-time traffic, packets that are delayed due to transmission errors that exceed a certain threshold can no longer be valid and can be dropped, but this is not the case for TCP / IP data connections.

自動フラッシュ・タイムアウトは、設定可能な値を用いて、各L2CAPロジカル・チャネルに適用可能である。本出願者によるシミュレーションの場合、VoIPフレームを廃棄するために、12.5 msのタイムアウトを用いた。   Automatic flush timeout is applicable to each L2CAP logical channel using a configurable value. In the case of simulation by the applicant, a timeout of 12.5 ms was used to discard the VoIP frame.

本出願者による上記の例のように、TCP/IPとRTP/UDP/IPが同じBTリンク上に同時に存在する場合、VoIPアプリケーションの品質を向上させるために、TCP/IPフレームを廃棄可能にするか否かを評価しなければならない。この選択は多くの要因に依存し、かつリアルタイム・トラフィックとデータ・トラフィックの両方に関連している(データ・トラフィックの場合、TCP/IPでの再伝送を考察しなければならないだろう)。   Allows TCP / IP frames to be discarded to improve the quality of VoIP applications when TCP / IP and RTP / UDP / IP are simultaneously on the same BT link, as in the above example by the applicant You must evaluate whether or not. This choice depends on many factors and is related to both real-time traffic and data traffic (in the case of data traffic, TCP / IP retransmission will have to be considered).

Bluetoothシステム内でROHC-BTアルゴリズムを適用する場合、ヘッダ圧縮メカニズムのエラーに対する堅固さを増大させるためには、遅延の影響を受け易いロジカル・チャネルのL2CAPタイムアウトの数が大きな役割を果たす。事実、L2CAPタイムアウト・イベントは、フレームが失われたことを示すので、ヘッダ・コンプレッサは、この情報を使用して、例えば、適当なROHCパケット・タイプを選択することによって、ウィンドウを増やすことができる。   When applying the ROHC-BT algorithm in a Bluetooth system, the number of logical channel L2CAP timeouts that are sensitive to delay plays a major role in increasing the robustness to errors of the header compression mechanism. In fact, the L2CAP timeout event indicates that a frame has been lost, so the header compressor can use this information to increase the window, for example, by selecting the appropriate ROHC packet type. .

エラーの扱い:
Bluetoothベースバンド内のARQメカニズムとは、レシーバ (receiver)が、各ベースバンド・パケットの受信通知を、次のパケットが伝送される前に、明確に行わなければならないというメカニズムのことである。データ・パケット内または受信通知メッセージ内の何れかで伝送エラーが発生した場合、パケットを再伝送しなければならない。パケット再伝送を引き起こすエラー条件には、以下のものが含まれる。
‐ベースバンドのパケット・アクセス・コードが受信されないこと。
‐ベースバンド・パケット・ヘッダ内のエラーが補正不可能なこと。
‐パケット・ペイロード内のエラーが補正不可能なこと(受信通知パケット内でこのようなエラー条件が生じた場合のみ、ACKフィールドがパケット・ヘッダ内で運ばれているので、再伝送は起動されない)。
Error handling:
The ARQ mechanism within the Bluetooth baseband is a mechanism in which the receiver must explicitly acknowledge receipt of each baseband packet before the next packet is transmitted. If a transmission error occurs in either a data packet or an acknowledgment message, the packet must be retransmitted. Error conditions that cause packet retransmission include the following:
-The baseband packet access code is not received.
-Errors in the baseband packet header cannot be corrected.
-The error in the packet payload cannot be corrected (only if such an error condition occurs in the acknowledgment packet, the ACK field is carried in the packet header, so retransmission is not triggered) .

同じL2CAPフレームの部分であるベースバンド・パケットは、レシーバでアセンブルされたフレームが上位レイヤに渡される前に、すべて正確に受信されなければならない。トランスミッタ (transmitter)では、L2CAPフレームがそれに分割化されているすべてのベースバンド・パケットの肯定的な受信通知を、設定可能な時間範囲内で行って、L2CAPタイムアウト・イベントを避けなければならない。   All baseband packets that are part of the same L2CAP frame must be received correctly before the frame assembled at the receiver is passed to the upper layer. At the transmitter, the L2CAP frame must be positively acknowledged within a configurable time range to avoid any L2CAP timeout event, with all baseband packets that are split into it.

L2CAPタイムアウト・イベントが生じた場合、トランスミッタは、L2CAPレイヤ内とホスト・コントローラ内の両方に残されているすべてのベースバンド・パケットを、HCI_Flushコマンドを用いてフラッシュする(Bluetooth SIGの「中心的な仕様v1.1」(第H:1部、第4.7.4項))を参照されたい)。このコマンドは、指定されている接続ハンドルに対する保留中のすべての再伝送を再設定する。新たなフレームの始まりとしてタグが付けられた新たなHCIデータ・パケットが受信された場合のみ、通常の動作が再開される。   When an L2CAP timeout event occurs, the transmitter flushes all remaining baseband packets in both the L2CAP layer and in the host controller using the HCI_Flush command (Bluetooth SIG “core” See Specification v1.1 ”(H: Part 1, Section 4.7.4)). This command resets all pending retransmissions for the specified connection handle. Normal operation resumes only when a new HCI data packet tagged as the beginning of a new frame is received.

L2CAP接続の受信側は、L2CAPチャネル構成内のFlush_Timeoutオプションを用いて、トランスミッタのL2CAPタイムアウトの通知を受ける(Bluetooth SIGの「中心的な仕様v1.1.1」(第D部、第6.2項)を参照されたい)。   The receiver of the L2CAP connection is notified of the transmitter's L2CAP timeout using the Flush_Timeout option in the L2CAP channel configuration (see Bluetooth SIG “Core Specification v1.1.1” (Part D, Section 6.2)) I want to be)

ポイントからマルチポイントへ:
VoIPトランスミッタが、Bluetoothスレーブ内で走っており、かつマスタに他のスレーブが接続されている場合、ポーリング・アクセス方式をある程度考慮する必要がある。
From point to multipoint:
If the VoIP transmitter is running in a Bluetooth slave and other slaves are connected to the master, the polling access method needs to be considered to some extent.

第一に、スレーブはマスタに対して、VoIPパケットの生成にマッチングした率(例えば、30 ms毎)でポーリングを行うように要求する必要がある。これは、LMP_quality_of_service_requestと翻訳されるHCI_QoS_setupコマンドを用いて、適切なTpollと交渉することにより達成される。   First, the slave needs to request the master to poll at a rate that matches the generation of VoIP packets (eg, every 30 ms). This is accomplished by negotiating with the appropriate Tpol using the HCI_QoS_setup command translated as LMP_quality_of_service_request.

しかしながら、ポイントからマルチポイント(point-to-multipoint)の構成の場合、BluetoothベースバンドのARQ方式の再送回数が制限されていないことは、スレーブがマスタに送信したパケットの受信通知を、次にマスタがスレーブをポーリングしたときに行えることを意味する。(Bluetooth SIGの「中心的な仕様v1.1」(第B部、第5.3.1項))を参照されたい)。これは、スレーブにおけるL2CAPタイムアウトの起動を、マスタのスケジューリング方針に応じて行うことができることを意味する。   However, in the case of a point-to-multipoint configuration, the number of retransmissions of the Bluetooth baseband ARQ scheme is not limited. Means that this can be done when the slave polls the slave. (See Bluetooth SIG "Core Specification v1.1" (Part B, Section 5.3.1)). This means that the L2CAP timeout in the slave can be activated according to the master's scheduling policy.

構成:
図3には、初期構成プロセスが示されている。この図には、パーソナル・エリア・ネットワーク・ユーザ(PANU)とネットワーク・アクセス・ポイントNAP(AP1-n)との間のフローが示されている。ハンドセットMTは、アクセス・ポイントAP1-nへの第一接続を行うと直ちに、SDP照会を行って、アクセス・ポイントAP1-nにより支援されているサービスに関する情報を得る。アクセス・ポイントAP1-nは、PAN能力を標準BNEPプロトコルに対してアドバタイズし(PSM値が割り当てられる)、かつ、ROHC-BNEP能力を、本明細書に明記されている新たなROHC-BNEPプロトコルに対してアドバタイズする(このために、動的なPSMを用いることができる)。
Constitution:
FIG. 3 shows the initial configuration process. This figure shows the flow between a personal area network user (PANU) and a network access point NAP (AP 1-n ). As soon as the handset MT makes a first connection to the access point AP 1-n , it performs an SDP query to obtain information about the services supported by the access point AP 1-n . The access point AP 1-n advertises PAN capability to the standard BNEP protocol (assigned PSM value) and the ROHC-BNEP capability is the new ROHC-BNEP protocol specified in this document. (For this, a dynamic PSM can be used).

最初は、BNEPに特有のPSMを要求することにより、L2CAPによる信頼性が高い接続が行われる。次に、SDPの記録内に既にアドバタイズされている、ROHC-BNEPのための動的PSM値を用いることにより、第二L2CAP接続が行われる。この第二接続は、L2CAPサービス品質(QoS)セットアップ・メッセージを用いて、信頼性がないものとして構成されるであろう。これにより、VoIPパケットの再伝送回数を制限することができる。事実、ある一定時間内にパケット送出が成功しなかった場合、このパケットはレシーバにとって無用なものとなるので廃棄可能となり、これによりバンド幅が節約される。このためには、L2CAPタイムアウトをベースバンド・フラッシュ・コマンドに結合することにより、パケット再伝送を延期し、かつBTリンク・マネージャ内のすべての関連するバッファを開放する必要がある。要約すると、移動ハンドセットは、標準のIPトラフィックを運ぶための一方のロジカル・チャネルと、VoIPストリームを圧縮するための他方のロジカル・チャネルとの、2つのロジカル・チャネルを構成する必要がある。これらのL2CAPロジカル・チャネルが一旦セットアップされると、次の小項目で説明するように、移動端末とアクセス・ポイントは、これらのチャネルを一貫して用いなければならない。   Initially, a reliable connection with L2CAP is made by requesting a PSM specific to BNEP. Next, a second L2CAP connection is made by using the dynamic PSM value for ROHC-BNEP already advertised in the SDP record. This second connection will be configured as unreliable using L2CAP quality of service (QoS) setup messages. As a result, the number of retransmissions of VoIP packets can be limited. In fact, if packet transmission is not successful within a certain period of time, this packet becomes useless to the receiver and can be discarded, thereby saving bandwidth. This requires deferring packet retransmission and freeing all associated buffers in the BT link manager by combining the L2CAP timeout with the baseband flush command. In summary, a mobile handset needs to configure two logical channels: one logical channel for carrying standard IP traffic and the other logical channel for compressing VoIP streams. Once these L2CAP logical channels are set up, the mobile terminal and access point must use these channels consistently, as described in the next subsection.

アクセス・ポイントAPと移動端末MTとの間に、L2CAPチャネルを1つしか確立できない場合、VoIPフローを保護するために、この「信頼性のない」チャネルも用いてデータ接続を行う必要がある。この信頼性のないロジカル・チャネル上でのデータ・パケットの損失は、高位レイヤのプロトコル(例えば、TCP/IP)により処理可能である。   When only one L2CAP channel can be established between the access point AP and the mobile terminal MT, it is necessary to make a data connection using this “unreliable” channel in order to protect the VoIP flow. This loss of data packets on unreliable logical channels can be handled by higher layer protocols (eg, TCP / IP).

トランスミッタとレシーバのロジック:
トランスミッタでは、BNEPフレームをL2CAPに送出しなければならない場合は常に、図4aに表されているアルゴリズムを用いることができる。
Transmitter and receiver logic:
At the transmitter, whenever the BNEP frame has to be sent to the L2CAP, the algorithm represented in FIG. 4a can be used.

まず、BNEPフレームを圧縮しなければならないか否かを理解するために、BNEPフレームを分類化しなければならない。実際には、RTP/UDP/IPパケットを運ぶBNEPフレームのみ、提案されているROHC-BNEPアルゴリズムによって処理しなければならない。   First, in order to understand whether the BNEP frame must be compressed, the BNEP frame must be classified. In practice, only BNEP frames carrying RTP / UDP / IP packets must be processed by the proposed ROHC-BNEP algorithm.

以下のBNEPヘッダ・フィールドがチェックされる。
‐BNEP終点アドレス(ピアはROHC能力を有していなければならない)
‐BNEPプロトコル・タイプ(「IP」または「IPv6」でなければならない。さらに、QoSを支援するLAN内で用いられることから、IEEE802.1pとIEEE802.1qをイーサネットのフレームタグ付け用として解釈しなければならない。)
‐IPプロトコル・タイプ(UDPでなければならない。)
‐UDPポート(H.323対応でなければならない。)
BNEPフレームを圧縮しなければならない場合、そのROHCコンテキストが検索され、かつこの結果得られる圧縮フレームが、信頼性のないチャネルに対応するL2CAP CID(L-CID)を用いて、L2CAPレイヤに送信される。このフレームを圧縮する必要がない場合、これに代えて信頼性が高いチャネルのL-CIDが用いられる。
The following BNEP header fields are checked:
-BNEP end-point address (peer must have ROHC capability)
-BNEP protocol type (must be “IP” or “IPv6”. In addition, IEEE802.1p and IEEE802.1q must be interpreted for Ethernet frame tagging as they are used in LANs that support QoS. Must)
-IP protocol type (must be UDP)
-UDP port (must be compatible with H.323)
If a BNEP frame must be compressed, its ROHC context is retrieved and the resulting compressed frame is sent to the L2CAP layer using the L2CAP CID (L-CID) corresponding to the unreliable channel. The If this frame does not need to be compressed, a highly reliable channel L-CID is used instead.

レシーバでは、図4bに示すように、ROHC-BNEP L-CIDに対応するフレームが、信頼性のないチャネルから到達した場合、ROHC-BNEPの解凍を行わなければならないと想定される。このフレームは、再構築に成功後、BNEPレイヤに送出される。   In the receiver, as shown in FIG. 4b, it is assumed that when a frame corresponding to ROHC-BNEP L-CID arrives from an unreliable channel, ROHC-BNEP must be decompressed. This frame is sent to the BNEP layer after successful reconstruction.

圧縮されたフレームを正確に再構築できなかった場合、このフレームはデコンプレッサ内で廃棄される。N2の圧縮された連続パケットを再構築できなかった場合、信頼性のないチャネルと、ROHCフィードバック・パケット・タイプとを用いて、否定的なACKがピアROHCコンプレッサに送信し返される(ROHCアルゴリズムの説明に関しては、後の項目を参照されたい)。N2は、例えば15に設定される。   If the compressed frame cannot be accurately reconstructed, this frame is discarded in the decompressor. If N2 compressed consecutive packets could not be reconstructed, a negative ACK is sent back to the peer ROHC compressor using the unreliable channel and ROHC feedback packet type (ROHC algorithm See below for explanation). N2 is set to 15, for example.

図5には、ROHC-over-BNEP構成のブロック図が示されている。ROHCコーデックおよびすべての関連したロジックは、Bluetoothネットワークのインターフェース用ソフトウエアのドライバに関連付けられて走るソフトウエア製品の形態で実施可能である。このソフトウエア製品には、BNEPレイヤとL2CAPレイヤ、フレーム・クラシファイア、ROHCコーデック、および様々なブロックの調和を図るマネージメント・エンティティ (ME)が含まれている。MEは、標準HCIインターフェース(存在する場合)を介して、BTベースバンドと通信することができ、かつオペレーティング・システムに特定のメカニズムによって、上位レイヤと通信することができる。   FIG. 5 shows a block diagram of the ROHC-over-BNEP configuration. The ROHC codec and all associated logic can be implemented in the form of a software product that runs in conjunction with a Bluetooth network interface software driver. The software product includes a BNEP and L2CAP layer, a frame classifier, a ROHC codec, and a management entity (ME) that coordinates the various blocks. The ME can communicate with the BT baseband via a standard HCI interface (if present) and can communicate with higher layers by a mechanism specific to the operating system.

移動端末MT1-nがAP1-nに接続する度に、MEはそのMACアドレスを登録し、かつこのアドレスに対するロジカル・チャネルを構成する。Bluetoothの場合、ロジカル・チャネルは、L2CAPチャネルID(L-CID)と命名された数個のチャネル終端ポイントを特徴とする。チャネルのセットアップ後直ちに、各ピアは、それ自身のローカルL-CIDを割り当て、かつこれを遠隔デバイスに送信する。したがって、ROHCのための以下の表を構築することができる。
表9‐ROHC-BNEPの例示的なAP構成
Each time the mobile terminal MT 1-n connects to the AP 1-n , the ME registers its MAC address and configures a logical channel for this address. In the case of Bluetooth, a logical channel is characterized by several channel termination points named L2CAP channel ID (L-CID). Immediately after channel setup, each peer assigns its own local L-CID and sends it to the remote device. Therefore, the following table for ROHC can be constructed.
Table 9-Example AP configuration of ROHC-BNEP

表9の例の場合、AP1には、2つの移動端末MT1, 2が接続されている
MT1は、一方は通常のIPトラフィック用と他方はVoIP用という、2つのロジカル・チャネルを構成している。この第二チャネルは、空のROHCコンテキストIDを用いるであろう。MT2がアクセス・ポイントAP1に接続すると、VoIP用のチャネルを構成する。この場合にも、空のR-CIDが使用可能である。しかしながら、MT1が、第二RTP/UDP/IP/BNEPフロー用の他のチャネルを構成する場合(第4列)、異なるROHCコンテキストを用いなければならない。なぜならば、MT1は今や、別々に扱わなければならない2つのリアルタイム・ストリーム(例えば、1つの音声チャネルと1つのビデオ・チャネル)を有しているからである。
In the case of the example in Table 9, two mobile terminals MT 1 and 2 are connected to AP 1 .
MT1 consists of two logical channels, one for normal IP traffic and the other for VoIP. This second channel will use an empty ROHC context ID. When MT2 connects to access point AP 1, it configures a channel for VoIP. In this case as well, an empty R-CID can be used. However, if MT1 configures another channel for the second RTP / UDP / IP / BNEP flow (fourth column), a different ROHC context must be used. This is because MT1 now has two real-time streams that must be handled separately (eg, one audio channel and one video channel).

本願明細書に開示されている、提案されている堅固なヘッダ圧縮技法を、移動端末とアクセス・ポイント間に適用することにより、バンド幅を節約し、かつこれにより、同じピノネット内でより多数の接続を扱うことが可能となる。   Applying the proposed robust header compression technique disclosed herein between the mobile terminal and the access point saves bandwidth and thereby allows more in the same pinonet It becomes possible to handle the connection.

本発明を、好ましい実施例を参照しながら具体的に示しかつ説明してきたが、形状と細部の変更が本発明の範囲内で可能であることは、当業者によって理解されるであろう。   While the invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments, it will be understood by those skilled in the art that changes in form and detail are possible within the scope of the invention.

用語集:
Glossary:

通信システムの概要図である。1 is a schematic diagram of a communication system. 本発明の一実施例による通信ユニット用であり、かつ図1のシステム内での使用に適したプロトコル・スタックである。2 is a protocol stack for a communication unit according to one embodiment of the invention and suitable for use in the system of FIG. 図2の通信ユニットのネットワーク構成の流れ図である。3 is a flowchart of the network configuration of the communication unit of FIG. 本発明を実施する際に使用されるヘッダ・コンプレッサの流れ図である。3 is a flowchart of a header compressor used in practicing the present invention. 本発明を実施する際に使用されるヘッダ・デコンプレッサの流れ図である。2 is a flow diagram of a header decompressor used in practicing the present invention. 本発明の実施例の機能に関する線図である。It is a diagram regarding the function of the Example of this invention. ヘッダの圧縮と解凍のチェーンの概要図である。It is a schematic diagram of a header compression and decompression chain. コンプレッサの各状態のブロック図である。It is a block diagram of each state of a compressor. デコンプレッサの各状態のブロック図である。It is a block diagram of each state of a decompressor. 図4aのヘッダ・コンプレッサ用の状態マシンである。4a is a state machine for the header compressor of FIG. 4a.

Claims (21)

第一ユニットと第二ユニット間で、パケットに基づく無線伝送を行うための方法であって、
当該ユニットが、
a) リアルタイム・ビット・ストリームを、最大長が予め決定されている1つ以上のペイロードに変換することと、
b) 予め定義されている1つ以上のヘッダを前記ペイロードまたは各当該ペイロードに適用して、予め定義されている通信プロトコルに従って当該ユニット間で伝送を行うために適したパケットを生成することと、
c) 前記パケットまたは各当該パケットを当該ユニット間の無線接続全体に転移するように適合化されているカプセル化プロトコルのフレーム内に、前記パケットまたは各当該ペイロードをカプセル化することと、
d) 予め定義されているヘッダ圧縮技法を、前記カプセル化されたパケットまたは各当該カプセル化されたペイロードに適用することと、
を含む方法。
A method for wireless transmission based on a packet between a first unit and a second unit,
The unit is
a) converting the real-time bit stream into one or more payloads whose maximum length is predetermined;
b) applying one or more predefined headers to the payload or each such payload to generate a packet suitable for transmission between the units according to a predefined communication protocol;
c) encapsulating said packet or each said payload in a frame of an encapsulation protocol adapted to transfer said packet or each said packet over the entire wireless connection between said units;
d) applying a predefined header compression technique to the encapsulated packet or each such encapsulated payload;
Including methods.
VoIPストリーム、オーディオ・ストリームまたはビジュアル・ストリームなどのインターネット・プロトコル(IP)のトラフィックを有する当該リアルタイム・ビット・ストリームから、前記ペイロード、または各当該ペイロードを生成することを含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, comprising generating the payload, or each such payload, from the real-time bit stream having Internet Protocol (IP) traffic, such as a VoIP stream, an audio stream, or a visual stream. Method. 当該第一ユニットと当該第二ユニット間でサービス発見プロシージャを行い、かつ当該サービス発見プロシージャの間に、当該ヘッダ圧縮技法をアドバタイズすることを含む、請求項1または請求項2に記載の方法。   The method of claim 1 or claim 2, comprising performing a service discovery procedure between the first unit and the second unit and advertising the header compression technique during the service discovery procedure. セグメントを一つ以上構成し、リアセンブリを行い、かつ圧縮されたビット・ストリームを運ぶ当該予め定義されている通信プロトコルのサービスを多重化することを含む、前記請求項の何れかに記載の方法。   A method according to any of the preceding claims, comprising multiplexing one or more segments, reassembling and multiplexing the services of the predefined communication protocol carrying the compressed bit stream. . 例えば当該カプセル化プロトコルの静的ヘッダ・フィールドを有するカプセル化プロトコル情報を、当該ヘッダ圧縮技法を適用するように適合化されているコンプレッサとデコンプレッサのコンテキストに加えることにより、当該ヘッダ圧縮を適用することを含む、前記請求項の何れかに記載の方法。   Apply the header compression, for example by adding encapsulation protocol information with the static header field of the encapsulation protocol to the compressor and decompressor contexts that are adapted to apply the header compression technique A method according to any of the preceding claims comprising: 当該ユニットが、Bluetoothネットワーク部分を含み、かつ、
当該方法が、Bluetoothネットワーク・カプセル化プロトコル(BNEP)を有するカプセル化プロトコルを用いて、前記パケットまたは各当該パケットをカプセル化すること、
を含む、前記請求項の何れかに記載の方法。
The unit includes a Bluetooth network part, and
The method encapsulates the packet or each such packet using an encapsulation protocol having a Bluetooth network encapsulation protocol (BNEP);
A method according to any preceding claim, comprising:
好ましくは、当該予め決定されているヘッダとBNEPヘッダを組み合わせたものを予め決定されている長さ(例えば、3バイト)に縮小することにより、前記カプセル化されたパケットまたは各当該カプセル化されたパケットを、当該ヘッダ圧縮技法を用いて単一スロットのBluetoothベースバンド・パケットに圧縮することを含む、請求項6に記載の方法。   Preferably, the encapsulated packet or each encapsulated packet is reduced by reducing the combination of the predetermined header and the BNEP header to a predetermined length (eg, 3 bytes). 7. The method of claim 6, comprising compressing the packet into a single slot Bluetooth baseband packet using the header compression technique. 当該ヘッダ圧縮技法を、インターネット技術特別調査委員会(IETF)により承認されたROHCなどの堅固なヘッダ圧縮(ROHC)フレームワークの形態で適用することを含む、前記請求項の何れかに記載の方法。   A method according to any preceding claim, comprising applying the header compression technique in the form of a robust header compression (ROHC) framework such as ROHC approved by the Internet Engineering Task Force (IETF). . a) 当該パケットに対して、リアルタイム・プロトコル(RTP)のプロファイルを用いること;
b) IETF ROHCによる双方向のオプティミスティックなアプローチ(oモード)を用いること;
c) 小さなROHCコンテキスト識別子(R-CID)を用いること(R-CIDの初期設定は空である);
d) ユニバーサル・データグラム・プロトコル(UDP)のチェックサムを伝送せず、オプションで、このチェックサムをデコンプレッサで再計算すること;
e) いかなる1つのパケット・フローの間にも、前記カプセル化プロトコルのヘッダ全体を前記静的コンテキスト部分として見なすこと;
f) 前記リアルタイム・プロトコル(RTP)のシーケンス番号および/または前記インターネット・プロトコル識別しか伝送しないこと;
g) コンプレッサ内の「初期化とリフレッシュ」(IR)状態と、「第一オーダ」(FO)」状態と、「第二オーダ」(SO)状態との間のトランジション、およびデコンプレッサ内の「コンテキストがない」(NC)状態と、「静的コンテキスト」(SC)状態と、「完全なコンテキスト」(FC)状態との間のトランジションを定義すること;
を1つ以上含む、請求項8に記載の方法。
a) Use a real-time protocol (RTP) profile for the packet;
b) Use a bi-directional optimistic approach (o-mode) by IETF ROHC;
c) Use a small ROHC context identifier (R-CID) (R-CID default is empty);
d) Do not transmit a Universal Datagram Protocol (UDP) checksum, and optionally recalculate this checksum with a decompressor;
e) considering the entire header of the encapsulation protocol as part of the static context during any one packet flow;
f) transmit only the real-time protocol (RTP) sequence number and / or the internet protocol identification;
g) Transitions between the “initialization and refresh” (IR) state in the compressor, the “first order” (FO) state, and the “second order” (SO) state, and the “ Defining a transition between a "no context" (NC) state, a "static context" (SC) state, and a "full context" (FC) state;
9. The method of claim 8, comprising one or more.
予め決定されている当該フレームしか当該ヘッダ圧縮技法により圧縮されないように、カプセル化フレームを分類することを含む、前記請求項の何れかに記載の方法。   A method according to any preceding claim, comprising classifying the encapsulated frames such that only the predetermined frames are compressed by the header compression technique. リアルタイム・プロトコル(RTP)、ユニバーサル・データグラム・プロトコル(UDP)、およびインターネット・プロトコル(IP)の1つ以上に従って、当該ペイロードにヘッダを適用することを含む、前記請求項の何れかに記載の方法。 The method of any preceding claim, comprising applying a header to the payload according to one or more of Real Time Protocol (RTP), Universal Datagram Protocol (UDP), and Internet Protocol (IP). Method. 当該ユニットが、当該ユニット間で通信を行うための複数のロジカル・チャネルを構成し、
少なくとも一つの当該チャネルが、当該圧縮カプセル化されたパケットの転移を専用とすること、
を含む、前記請求項の何れかに記載の方法。
The unit configures multiple logical channels for communication between the units,
At least one of the channels dedicated to the transfer of the compressed encapsulated packet;
A method according to any preceding claim, comprising:
当該ヘッダ圧縮技法を、W-LSB(Window-Least Significant Bit coding)に基づいて行なうことを含む、前記請求項の何れかに記載の方法。   The method according to any one of the preceding claims, comprising performing the header compression technique based on W-LSB (Window-Least Significant Bit coding). エラー回復要求と、オプションでコンテキスト更新の受信通知を行うように適合化された、当該ユニット間のフィードバック・チャネルを設けることにより、コンプレッサ状態とデコンプレッサ状態間のスイッチングを管理することを含む、前記請求項の何れかに記載の方法。   Managing switching between compressor state and decompressor state by providing a feedback channel between the units, adapted to provide error recovery requests and optionally notification of receipt of context updates, A method according to any of the claims. 当該ユニットが、ベースバンド・パケットにセグメント化された一連の当該圧縮カプセル化されたフレームを受信し、
各当該パケットの肯定的な受信通知を行ってから、次の当該パケットが伝送され、かつ、
最新の当該パケットまたは受信通知メッセージの何れかの中で伝送エラーが発生した場合は、当該最新のパケットが再伝送されること、
を含む、前記請求項の何れかに記載の方法。
The unit receives a series of the compressed encapsulated frames segmented into baseband packets;
A positive acknowledgment of each packet is received, then the next packet is transmitted, and
If a transmission error occurs in either the latest packet or the reception notification message, the latest packet is retransmitted.
A method according to any preceding claim, comprising:
当該パケットの再伝送を、
a) ベースバンド・パケット・アクセス・コードが受信されない場合、
b) 補正不可能なエラーが、ベースバンド・パケット・ヘッダ内に存在する場合、または、
c) 補正不可能なエラーが、当該パケットの当該ペイロード内に存在する場合、
の少なくとも1つの場合に行うことを含む、請求項15に記載の方法。
Retransmit the packet
a) If no baseband packet access code is received,
b) An uncorrectable error is present in the baseband packet header, or
c) If an uncorrectable error is present in the payload of the packet,
16. The method of claim 15, comprising performing in at least one of the following cases.
例えば、当該フレームの送出に成功するまでのタイムアウトを設定することにより、当該圧縮されたカプセル化されたフレームの再伝送の回数を制限することを含む、前記請求項の何れかに記載の方法。   The method according to any of the preceding claims, comprising limiting the number of retransmissions of the compressed encapsulated frame, for example by setting a timeout before successful transmission of the frame. 第一通信ユニットと第二通信ユニット間で、パケットに基づいた無線通信を実行するためのソフトウエア製品であって、
a) リアルタイム・ビット・ストリームを、最大長が予め決定されている1つ以上のペイロードに変換し、
b) 1つ以上の予め定義されているヘッダを前記ペイロードまたは各当該ペイロードに適用して、予め定義されている通信プロトコルに従って当該ユニット間での伝送を行うために適したパケットを生成し、
c) 当該ユニット間の無線接続全体に前記パケットまたは各当該パケットを転移させるように適合化されているカプセル化プロトコルのフレーム内の前記パケットまたは各当該パケットをカプセル化し、かつ、
d) 予め定義されているヘッダ圧縮技法を、前記カプセル化されたパケットまたは各当該カプセル化されたパケットに適用する、
ためのコードを含む、ソフトウエア製品。
A software product for executing wireless communication based on packets between the first communication unit and the second communication unit,
a) convert the real-time bit stream into one or more payloads with a predetermined maximum length;
b) Apply one or more predefined headers to the payload or each such payload to generate a packet suitable for transmission between the units according to a predefined communication protocol;
c) encapsulating said packet or each said packet in a frame of an encapsulation protocol adapted to transfer said packet or each such packet over the entire wireless connection between said units; and
d) applying a predefined header compression technique to the encapsulated packet or each such encapsulated packet;
Software products, including code for
実質的にリアルタイムで第二ユニットに情報を通信するように適合化されている第一ユニットを有する、パケットに基づいた無線通信装置であって、
当該第一ユニットが、
a) リアルタイム・ビット・ストリームを最大長が予め決定されている1つ以上のペイロードに変換し、
b) 予め定義されている通信プロトコルに従って当該ユニット間で伝送を行うために適したパケットを生成するために、予め定義されている1つ以上のヘッダを、前記ペイロード、または当該ペイロードの各々に適用し、
c) 前記パケット、または当該パケットの各々を、当該ユニット間の無線接続全体に転移するように適合化されているカプセル化プロトコルのフレーム内で、前記パケット、または当該パケットの各々をカプセル化し、かつ
d) 予め定義されているヘッダ圧縮技法を、前記カプセル化されているパケット、または当該カプセル化されているパケットの各々に適用する、
ように適合化されている、パケットに基づいた無線通信装置。
A packet-based wireless communication device having a first unit adapted to communicate information to a second unit in substantially real time,
The first unit is
a) convert the real-time bit stream into one or more payloads whose maximum length is predetermined;
b) Apply one or more predefined headers to the payload, or each of the payloads, in order to generate packets suitable for transmission between the units according to a predefined communication protocol. And
c) encapsulating the packet or each of the packets in a frame of an encapsulation protocol adapted to transfer the packet or each of the packets to the entire wireless connection between the units; and
d) applying a predefined header compression technique to each of the encapsulated packet or each of the encapsulated packets;
A packet-based wireless communication device that is adapted to:
当該第一ユニットが、前記Bluetoothプロトコルに従って動作可能であり、
当該カプセル化プロトコルが、Bluetoothネットワーク・カプセル化プロトコル(BNEP)を有することが好ましく、かつ、
当該ヘッダ圧縮技法が、インターネット技術特別調査委員会(IETF)の堅固なヘッダ圧縮(ROHC)技法との互換性を有することが好ましい、
請求項20に記載の無線通信装置。
The first unit is operable according to the Bluetooth protocol;
Preferably, the encapsulation protocol has a Bluetooth network encapsulation protocol (BNEP), and
Preferably, the header compression technique is compatible with Internet Engineering Task Force (IETF) robust header compression (ROHC) technique,
21. The wireless communication device according to claim 20.
請求項1〜19の何れかに記載の前記方法に従って動作するように適合化され、かつBluetooth通信ネットワークのマスタ・ユニットとスレーブ・ユニットの少なくとも一つとして少なくとも一時的に構成されることが好ましい、無線通信ユニット。   Preferably adapted to operate according to the method according to any of claims 1 to 19 and at least temporarily configured as at least one of a master unit and a slave unit of a Bluetooth communication network, Wireless communication unit.
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